《離子轟擊誘導非晶合金晶化機理及其高頻軟磁性能研究》是依託湖南大學，由彭坤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子轟擊誘導非晶合金晶化機理及其高頻軟磁性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：彭坤
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對常規晶化方法製備的金屬納米軟磁材料高頻性能差的問題，提出採用離子轟擊誘導晶化方法改善材料的高頻軟磁性能。本項目利用離子轟擊產生的各向異性應力場－熱場耦合作用誘導非晶帶材晶化，構建新型複合結構和引入磁各向異性改善材料的高頻性能。通過研究離子轟擊過程中非晶材料結構、晶化體積分數和晶化溫度等參數的演變規律，獲得應力和熱耦合作用下非晶材料的晶化熱力學和動力學參數，理解離子轟擊作用下非晶材料的晶化機理；通過研究離子轟擊方向、能量等參數對晶體生長方向等微觀結構和磁各向異性的影響規律，理解各向異性作用力對晶體生長方向和磁各向異性的作用機理，獲得離子轟擊方法對材料微觀結構和磁結構的調控方法；通過離子轟擊作用下誘導晶化材料微觀結構和磁學特性的研究，理解離子轟擊誘導複合材料的磁化機制，獲得具有優良高頻軟磁性能複合材料結構和性能的調控方法，為高頻高功率密度器件用軟磁材料的開發奠定基礎。
結題摘要
現代電子器件發展要求軟磁材料具有高的飽和磁感應強度和低的損耗以滿足小型化高頻化的要求。本項目針對常規晶化方法製備的金屬納米軟磁材料高頻性能差的問題，通過採用離子轟擊的方法誘導FeSiB和FeSiNbBCu兩種常用軟磁鐵基非晶合金晶化，利用離子轟擊產生的各向異性應力場－熱場耦合作用誘導非晶帶材晶化，構建新型複合結構和引入磁各向異性改善材料的高頻性能。通過研究離子轟擊過程中非晶材料結構和晶化溫度的演變規律，獲得應力和熱耦合作用下非晶材料的晶化熱力學和動力學參數，離子轟擊主要對鐵基非晶合金一次晶化過程的形核和起始的長大階段產生影響，從而影響晶化後晶粒的形貌和尺寸，對二次晶化過程沒有明顯的影響。在離子轟擊過程中高能粒子轟擊到樣品表面使溫度升高並產生一種力作用於樣品上，離子轟擊誘導非晶合金的晶化機理是離子轟擊產生的應力效應和熱效應共同作用的結果，是一種應力作用下的熱激活過程，壓應力可降低晶化所需的激活能從而有利於晶化的產生。通過離子束轟擊方向、能量、時間等工藝參數對微觀結構和磁學性能影響規律的研究闡明了各向異性應力對晶粒取向生長和磁晶各向異性的作用機理，並通過離子轟擊參數的調控可實現對合金微觀結構和磁結構的調控，為非晶合金的局域化晶化及微觀結構調控提供了理論指導。利用離子束轟擊作用在材料中引入各向異性和殘餘應力，從而可有效提高材料高頻軟磁性能，為高頻高功率密度器件用軟磁材料的開發奠定基礎。同時該研究結果探明了在離子轟擊作用下結構和性能的變化規律，也為非晶材料在離子輻照、加速器等方面套用時的性能演變規律提供了基礎。另外，還利用非晶合金粉末表面原位生成亞鐵磁層的方法來製備納米複合軟磁材料，充分利用非晶本身以及表面氧化物電阻率高的特點和利用亞鐵磁取代常規非磁性氧化物的方法，在獲得高電阻率的同時保證高的飽和磁感應強度，從而製備出了具有超低損耗和優良磁性能的軟磁複合材料，為小型化和低損耗高頻器件的製備奠定了基礎。
