钴基玻璃包裹丝的GMI效应优化.pdf

论文摘要 论 文 摘 要 巨磁阻抗 （Giant Magnetoimpedance,简称GMI ）效应是指材料交流阻抗在外磁场 作用下发生显著变化的现象。发现至今被广泛关注和研究，GMI 效应与材料的软磁性能 及磁畴结构密切相关。由于GMI 效应灵敏度高、响应快，基于此设计的磁性传感器已 经成为研发重点。玻璃包裹丝作为敏感元件的一种，体积小、制备简单、应用广泛。本 文介绍了巨磁阻抗效应的相关基础知识，然后通过高频感应熔融快淬法制备不同直径的 玻璃包裹丝，研究了细丝的几何尺寸、退火工艺对巨磁阻抗效应的影响。论文的主要研 究内容如下： 1. 几何尺寸 1) 本文研究了不同长度玻璃包裹丝的GMI 效应。结果发现，随着细丝的长度由10mm 增加到50mm，样品的GMI 效应越来越明显，GMI最大值由161.46%增大到230.67% ， 出现最大值时的频率随长度的增大而降低，由10mm 的88MHz 逐渐降低到50mm 的74MHz 。在满足实际应用和损耗要求的前提下，细丝越长，GMI 效应越好。 2) 本文研究了玻璃包裹丝金属芯直径对GMI 效应的影响。结果显示随着细丝内芯 直径的增大，GMI 效应缓慢增大后趋于平缓。随着内芯直径由15μm 增大到25μm ， 阻抗最大比由99.43%提高到211.86% ，直径增大使纵向磁结构增多，25μm 的细 丝没有明显的环向磁结构，2 1μm 时最大阻抗比为211.23% ，具有环向磁结构。 8 2 2. 退火处理 （不同温度真空退火：170~330°C，不同电流密度：1.0~1.810 A/m ） 1) 在低于晶化温度下退火，退火可以释放内应力，也会对磁畴的方向产生影响，进 而改善钴基玻璃包裹丝的GMI效应。对细丝进行了170~330°C真空退火，结果发 现GMI效应随退火温度的升高先增强后减弱，最大阻抗比在250°C退火后达到最 大值228.79% ，同时退火后样品的磁阻抗曲线的对称性有所改善。退火温度为330℃ 时，磁阻抗曲线对称性遭到破坏，可能是磁各向异性降低所引起的。 8 2 2) 对具有纵向磁结构的CoFeSiB玻璃包裹丝进行电流密度为1.0~1.810 A/m 的电 流退火。结果发现适当的电流密度退火可以改变材料原来的磁结构，同时也会使 钴基材料晶化降低GMI效应。电流产生的热量和感生环向磁场共同作用影响了退 火过程中原子的排列，使细丝的磁结构由纵向向环向转变。 i 论文摘要 关键词：巨磁阻抗，玻璃包裹丝，真空退火，电流退火 ii ABSTRACT ABSTRACT The Giant Magneto-Impedance (GMI) effect consists of significant changes of AC impedance of magnetic materials under the external magnetic field. It has got extensive attention and research since been found. GMI effect is closely related to the soft magnetic properties and the magnetic domain structure of m