钴基非晶纳米晶复相合金的巨磁阻抗效应#孙强强1，宋玉军1，张涛1，蒋颜玮2，房建成2**（1.教育部空间材料与服役重点实验室，北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京5101520253035100191；2.北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点实验室，北京100191）摘要：通过快速凝固方法制备了宽1-2mm、厚约20μm的钴基非晶条带，并通过可控退火调节来优化其巨磁阻抗效应（GMI），同时对不同处理条件下条带的巨磁阻抗效应与其内在的微观相结构、磁性能和电性能的相关性进行了研究。结果表明对非晶条带在450oC退火30分钟，可以获得优异的GMI效应，此时合金条带的微观相结构为超精细纳米晶合金。该纳米晶合金的微观相结构特点是以晶粒间距为0.4±0.2nm、晶粒尺寸为3.5±0.4nm的纳米晶均匀弥散在非晶基体内。磁场退火制备的纳米晶合金在10MHz的频率下，最高磁阻抗比率可达520%，其直流磁场灵敏度也达到了250%/Gs；无磁场退火制备的纳米晶合金在15MHz下，最高磁阻抗比率为324%，直测的低磁场下(0-10Gs或0-100mT)的磁场灵敏度可达(1.33%/mT)。关键词：功能材料；磁性材料；非晶合金；纳米材料；巨磁阻抗：TG113.2Amorphous-NanocrystallineCompositeCobalt-richAlloysforGiantMagneto-impedanceSUNQiangqiang1,SONGYujun1,ZHANGTao1,激ANGYanwei2,FANG激ancheng2(1.KeyLaboratoryofAerospaceMaterialsandPerformance,SchoolofMaterialsScienceandEngineering,BeihangUniversity,Bei激ng100191;2.KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefenseofNovelIntertialInstrumentNavigationSystemTechnology,BeihangUniversity,Bei激ng100191)Abstract:Co-richamorphousribbonswiththicknessof20μmandwidthof1-2mmarefabricatedbytherapid-quenchingprocess.Controlledannealingisperformedontheseribbonsforenhancedgiantmagneto-impedances(GMI),whicharefurthercorrelatedwiththeirintrinsiccrystalstructures,magneticandelectricproperties.Theresultsindicatethatultra-finenano-structuralalloysareformedbyfield-annealingtheamorphousribbonsat450°Cfor30minutes,featuredbytheformationofprimarynano-crystalswithsizeof3.5±0.4nmuniformlydispersingintheamorphousresidueswithinter-spacingof0.4±0.2nm.Thiskindofultra-finenano-structuralalloyspreservesaMIratioof520%,muchhigherthantheas-quenchedsamplewithonly84%,andadcmagnetic-fieldsensitivityof250%/Gsatagivenfrequencyof10MHz.SamplesannealedwithoutfieldexhibitadualpeakMIfeaturewithaMIratioof324%andalow-field(0-1Gs)sensitivityof133%/Gsat15MHz.)Keywords:FunctionalMaterials;MagneticMaterials;AmorphousAlloys;Nanomateirals;Magneto-Impedance400引言巨磁阻抗(GMI)效应是在交变电流激发下，铁磁性软磁材料的交流复阻抗在外加磁场的作用下发生显著变化的现象[1-3]。具有高GMI效应的铁磁性软磁材料需要具备以下几个必要基金项目：基金项目：高等学校博士点专项科研基金资助课题（2008-00061025）；教育部留学回国基金（SRF、SEM）；北京航空航天大学新进教师条件建设基金作者简介：孙强强（1985年11月出生），男，硕士研究生，主要从事非晶纳米晶的制备和性能研究通信联系人：宋玉军（1971年4月出生），男，副教授，主要从事功能纳微米材料和结构的研究.E-mail:yjsong2007@gmail-1-。在晶化温度以上对某些非晶合金（例如铁基）进条件：（1）高导电率（σ）；（2）高磁导率（μ）或者高的磁场敏感度（χ）；（3）高的饱4550和磁感应强度（Ms）；和（4）小的铁磁弛豫参数，或者低的矫顽力（Hc）和近乎零的磁致伸缩系数（λs）[3,4]。以往的研究表明，GMI效应的实验值远远小于其理论预测值，主要是由于其受到材料组成和材料微观相结构、电性能、软磁性能以及磁畴结构的极大影响，很难对这些因素做到最理想化[3-6]。为此，除了优化材料组分，还开发了许多退火处理方法来调节材料的晶态结构以获得高的导电率和所需的软磁性能来提高材料的GMI效应[1]：如热退火[7-9]、电流退火[6]、磁场退火[3,10...