應力高效感生磁各向異性機理的同步輻射研究

《應力高效感生磁各向異性機理的同步輻射研究》是依託浙江師範大學，由吳鋒民擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：應力高效感生磁各向異性機理的同步輻射研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：吳鋒民
• 依託單位：浙江師範大學

項目摘要

採用同步輻射XRD技術原位拍攝二維XRD圖像，運用二維XRD圖像Poulson分析方法研究應力退火過程中Fe基合金材料的微觀結構各向異性；採用同步輻射擴展X射線吸收精細結構(EXAFS)和X射線吸收近邊譜(XANES)並結合反蒙特卡羅模擬(RMC)技術研究Fe基非晶材料應力退火過程中的Fe、Nb等原子環境演變情況；採用斷口介觀結構AFM觀測技術研究應力退火Fe納米晶材料中納米晶定向團聚現象。在採用上述先進測試技術獲得結果的基礎上，通過比對不同Nb含量Fe基合金在應力退火過程中用上述各種方法獲得的測量結果，判定大尺寸原子(Nb)是否在應力退火Fe基納米晶材料感生磁各向異性過程中起關鍵的作用；通過綜合分析應力退火Fe基納米晶材料在回火過程中用上述各種測試方法獲得的結果，判定殘餘內應力和納米晶定向團聚是否為導致磁各向異性的主要原因。進而建立一種能準確描述應力退火感生磁各向異性機理的新理論。

結題摘要

本項目的研究目標是建立同步輻射原位監測非晶合金材料應力退火過程微結構演變情況，揭示Finemet合金應力退火高效感生磁各向異性的機理，豐富非晶合金微磁學理論。並用以非晶合金軟磁材料製備新工藝、新技術研發。經過三年的努力，順利實現了研究目標。項目執行過程中，在上海光源搭建了採用同步輻射技術原位監測非晶合金應力退火過程XRD譜的實驗裝置，建立了非晶合金應力退火過程微結構演變情況同步輻射原位觀測技術和方法。詳細研究了Finemet合金（Fe76.5-xCu1NbxSi13.5B9, x=0,1,2,4,5,6和Fe73.5Si15.5B7P3C1）非晶薄帶垂直應力作用方向與平行應力作用方向α-Fe（Si）的XRD譜峰位（即晶面間距）差異與應力退火過程中應力大小、退火溫度、退火時間以及材料組分之間的關係；研究了經應力退火Finemet合金非晶薄帶樣品回火過程XRD譜峰位（即晶面間距）變化情況。綜合分析感生磁各向異性與樣品應力退火工藝及微結構變化特徵，結合樣品斷口介觀結構特徵AFM分析和內部原子微環境分析，揭示Finemet合金非晶薄帶應力退火高效感生磁各向異性的機理為：晶粒定向團聚與滯彈性磁彈耦合雙因素共同作用。晶粒定向團聚發生於晶粒形成初期或者說晶胚生長期，與晶化溫度、應力和大尺寸原子關係密切；滯彈性磁彈耦合與應力退火過程的滯彈性形變及飽和磁滯伸縮係數密切相關。同時，基於對應力退火機理的認識，指導材料製備工藝的改進，研發了低溫小應力退火和高溫應力退火新工藝，開發了超高磁導率新型軟磁材料和高靈敏寬線性無零場盲點回響外磁場的新型磁敏材料。本項目執行過程中發表了SCI、EI收錄論文16篇，申請發明專利9項，已獲授權5項，培養畢業了4名博士生、18名碩士生。項目執行過程中發展起來的非晶合金應力退火過程微結構演變情況同步輻射原位觀測技術和方法，對於上海光源XRD站的功能拓展和水平提升具有積極的意義；本項目揭示的晶粒定向團聚與磁彈耦合雙因素作用模型能夠透切地解釋Finemet合金應力退火高效感生磁各向異性機理，對於豐富非晶微磁學理論具有學術價值，對於提升非晶軟磁合金性能和設計新型磁敏材料具有現實的指導意義。