非晶態合金傳感器非晶態合金傳感器1士概述非晶態合金是由冷卻速度高達10K/s的快速冷凝技術得到的一種亞穩態材料。1969年Pondr.J等制備出定長度的連續非晶合金帶,從此引起研發熱潮■作為新型軟磁材料,非晶合金具有傳感器設計所需要的許多特性:磁-機、磁-電、熱-磁、熱-機、熱電和磁光等,可用于磁場、位移、電流、應力、應變和扭矩等物理量的測量。獨特的性能特性使國內外學者在非晶合金傳感器方面進行了大量研究。以非晶態合金為敏感材料的傳感器技術已廣泛用于多個領域,解決特殊、復雜高精度、條件惡劣下的測試問題。士概述21.非晶態合金概述三大類固體:晶體、非晶體和準晶體。晶體:構成固體的原子、分子在微米級以上排列有序稱長程序。晶體既有短程序又有長程序。有單晶、多晶和微晶體之分。非晶體:相對晶態而言。原子排列無長程序,但在原子間距數量級(10-1m)范圍內排列有序—稱短程序,即近鄰原子的數目和種類、近鄰原子的間距及近鄰原子配置的幾何方向(鍵角)都有與晶體同樣的規律。如:玻璃、塑料、橡膠、石蠟等。準晶體:既不同于晶體又不同于非晶體的固體。非晶體的顯著特點是原子在空間的排列無周期性。非晶態與晶態之間無絕對界限,可從缺陷密度上定性地說明兩者的相互關系,但不能把描述和研究晶體的概念和理論直接用于非晶態固體,需新的描述方法和理論,當前還處初創階段。1.非晶態合金概述3非晶體具有一些有別于晶體的奇異宏觀特性。非晶態合金材質均勻,機械、電磁學性能優良,非常適用于新型傳感器或用它改善傳感器性能。缺陷數晶104101031010有序系不完全結晶非晶杰完全結晶工業材料未知領域非晶態金屬與晶態金屬的關系非晶體的參量:緊鄰原子間距、配位數、緊鄰原子間的夾角、緊鄰原子的類型非晶體的結構:剛球無規密堆(金屬和合金連續無規網絡(共價結合鍵非晶固體)。非晶體具有一些有別于晶體的奇異宏觀特性。非晶態合金材4非晶體的制備:璃什轉變玻璃晶體原干的集合體糨聚成固忘的兩種普誦的冷卻途徑。路徑1是到品態的途徑;路徑2是到達非晶態固體的快淬途徑非晶體的制備:5非晶態合金傳感器課件62.非晶態合金的基本性能2.1非晶態合金的力學性能材料的力學性能指其在各種不同工作條件下,從開始受力到破壞的全部過程中所表現的力學特性。其中最主要的參數是斷裂強度、屈服強度、彈性模量和密度。非晶合金微觀結構獨特,在宏觀上呈各向同性,沒有晶態合金中常見的晶界、缺陷等局部不均勻,使其力學性能明顯有別于晶態合金。a)密度與體積:密度比晶態小1~2%;同一非晶態合金試件,其密度在淬火態和退火態略有不同,一般經充分的退火處理,其體積縮小0.5%,密度相應增加約0.5%。2.非晶態合金的基本性能7b)彈性模量:呈各向同性,比晶態低,可通過控制合金成分調節模量大小,在一定溫度范圍內保持恒定。非晶態合金的具體彈性特征:彈性模量比同成分晶態合金的低或低于該合金晶化處理后的值。楊氏模量E和切變模量G一般低20~40%體積模量K約低5~7%。K/G值一般比晶態合金高10%c)強度和硬度:強度高,硬度高d)韌性和脆性:韌性很好,有的可達彎曲180不斷裂。但Fe基非晶態合金對退火條件很敏感,有時有易碎傾向。b)彈性模量:呈各向同性,比晶態低,可通過控制合82.2非晶態合金的磁學性能1)與晶態無大的區別,導磁率較大、損耗較小2)居里溫度較低,可在一定范圍內調整。3)磁致伸縮鐵磁材料磁化時其幾何形狀、體積大小發生微小變化的現象。前者稱形變磁致伸縮,后者稱體積磁致伸縮。形變磁致伸縮由縱向磁致伸縮和橫向磁致伸縮構成(兩者分別指試件平行和垂直于磁化方向的磁致伸縮)。一般試件沿磁化方向伸長則往往伴有垂直方向上的縮短;反之亦然。非晶合金的磁致伸縮在本質上與相應的晶態并無特殊之處。2.2非晶態合金的磁學性能94)磁各向異性理想非晶合金是均勻的各向同性體,宏觀上無磁各向異性。實際上無論是淬態的非晶合金還是加工處理后的非晶合金,都有一定的磁各向異性。起因各異。5)非晶合金的技術磁性技術磁性指非晶合金在技術磁化時所表現出來的磁特性。技術磁化是經外磁場作用,把材料自發磁化形成的各磁疇的磁化方向轉向或接近外磁場方向,也即使這些磁畤通過疇壁移動和轉動完成磁化。技術磁性主要包括嬌頑力、剩磁化、損耗、磁導率等。它們往往對非晶合金裝置性能有更直接的影響。4)磁各向異性10非晶態合金傳感器課件11非晶態合金傳感器課件12非晶態合金傳感器課件13非晶態合金傳感器課件14非晶態合金傳感器課件15非晶態合金傳感器課件16非晶態合金傳感器課件17非晶態合金傳感器課件18非晶態合金傳感器課件19非晶態合金傳感器課件20非晶態合金傳感器課件21非晶態合金傳感器課件22非晶態合金傳感器課件23非晶態合金傳感器課件24非晶態合金傳感器課件25非晶態合金傳感器課件26非晶態合金傳感器課件27非晶態合金傳感器課件28非晶態合金傳感器課件29非晶態合金傳感器課件30非晶態合金傳感器課件31非晶態合金傳感器課件