PDF《磁场退火对》

第59 卷第3期2010 年3月10003290 /

2010 / 59( 03)/2068

05 物理学报ACTA PHYSICA SINICA Vol.

59, No. 3, March,

2010 A2010 Chin. Phys. Soc. 磁场退火对Co 基熔体抽拉丝巨磁阻抗效应的影响张树玲孙剑飞L邢大伟(哈 尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001) (

2009 年3月6日收到;

2009 年7月8日收到修改稿)对Co 基熔体抽拉非晶丝进行了普通炉内退火和不同磁场强度(500 Oe,

1600 Oe,

4000 Oe)下的横向和纵向磁场退火,利用HP4192 阻抗分析仪和Lakeshore7407VSM 分析了退火态样品的巨磁阻抗(GMI)效应和软磁性能.研究结果表明,纵向磁场降低了环向各向异性,纵向磁场退火样品GMI 效应降低且GMI 曲线为单峰,最大阻抗变化率ΔZ / Z 为131% , 磁场响应灵敏度为7% / Oe;

而横向磁场提高了环向畴体积,增加了环向各向异性场,导致退火样品GMI 曲线随频率升高由单峰转变为双峰,且GMI 效应增强,10 MHz 时,最大阻抗变化率ΔZ / Z 达到190% , 对应磁场响应灵敏度达到26% / Oe. 并应用趋肤效应模型初步分析了退火处理影响非晶丝GMI 效应的机理.关键词:非 晶丝,巨 磁阻抗效应,退 火PACC:7530C,7220M,6200 L 通讯联系人.Email:jfsun_hit@ 263. net

1 引言巨磁阻抗(giant magnetoimpedance, GMI)效应系指软磁材料的交流阻抗随外加直流磁场变化而变化的现象[1, 2]. 因其灵敏度高、无磁滞、响应快、温度稳定性好等特点,适于磁场传感器和磁存储等领域应用[3]. 其中GMI 传感器体积小、灵敏度高[4]、 线路相对简单,具有很高的应用价值和广泛的市场前景.与非晶薄带和薄膜相比,非晶丝以其特殊的圆形截面,高的环向磁导率,且不存在交叉场效应[2, 5, 6], 具有更高的GMI 效应和软磁性能,非晶丝GMI 效应正成为该领域最具活力的研究方向.根据经典电磁理论,当频率为f的交流电流通过导体时,由于存在趋肤效应,电 流集中在导体表面,趋肤深度δ与交流频率存在如下的关系:δ = (πσμψ f)-

1 /

2 , 其中σ是材料的电导率,μψ 是材料的环向磁导率;

由Maxwell 方程,对直径为a的圆截面导体交流阻抗表达为[7, 8] Z = Rdc

2 ka J0 (ka) J1 (ka). ( 1) 阻抗变化率定义为ΔZ / Z = [Z(Hex )- Z(Hmax )] / Z(Hmax )* 100% , 其中,Z(Hex )为在外加直流磁场为Hex 时的阻抗,Z (Hmax )为当外加磁场为最大磁场时的阻抗值.而k=(1+i)a / δ, Rdc 为样品的直流电阻,J0 和J1 则为Bessel 函数.因此,随频率f变化,阻抗Z敏感变化.高频下直流磁场影响阻抗是首先影响材料磁导率μψ , 进而影响趋肤深度和阻抗而实现的[9― 11]. 显然,影响磁导率的因素将对GMI 效应产生重要的影响.所以通过研究各种影响磁导率的因素如材料成分、磁畴结构、各 向异性、制 备工艺等[12],可有效改善GMI 效应.Co 基非晶丝具有近零或负的磁致伸缩系数,在快速凝固所导致的内应力作用下,形 成 芯 壳 型 磁畴结构,壳层环向畴,芯部纵向畴[13, 14]. 环向畴的存在有利于提高环向磁导率和GMI 效应[15]. 对快淬态非晶丝进行一定工艺的退火是优化磁畴结构和组织的有效手段,也 将对提高材料的GMI 效应起到积极的作用.本文对Co 基熔体抽拉丝进行了退火调制处理,分析比较了普通退火、纵向和横向磁场退火非晶丝的GMI 效应和软磁性能,以期获得高磁场响应灵敏度GMI 效应.3期张树玲等:磁 场退火对Co 基熔体抽拉丝巨磁阻抗效应的影响2069