第
30
卷第
6
期
2009
年
12
月
河南科技大学学报:自然科学版
lournal
of
Henan University
of
Science and Technology: Natural Science
Vo
1.
30 No.6
Dec. 2009
文章编号
:1672
-6871
(2009)06
-0090
-04
软磁纳米晶丝的巨应力阻抗和巨扭矩阻抗效应
尹世忠李印峰孙会元
2
(1.邢台学院物理系，河北邢台
054001
;2.
河北师范大学物理科学与信息工程学院，河北石家庄
050016)
摘要:在频率
f
= 1
MHz
和纵向直流磁场
H
= 0 -
:t
11
. 2
kAI
m
下，分别测量了
Fe
73
.
5
CU
1
Nb
3
Si
13
.
5
B9
纳米晶丝
(由非晶退火而得)在外加应力
(σ=
0
-157
MPa)
及扭矩(正=
0
-62.8
rad/m)
作用下的磁阻抗效应分别为
-35
'7岛和
-669
品。基于感生磁弹性各向异性的概念，对应力阻抗效应和扭矩阻抗效应进行了理论分析。与
实验结果的对比表明，阻抗随应力和扭矩的改变可由感生各向异性模型来解释。
关键词:纳米品丝;应力阻抗效应;扭矩阻抗效应;感生各向异性
中图分类号
:0469
文献标识码
:A
。
前言
自
20
世纪
90
年代在软磁材料中发现了巨磁阻抗(
GMI)
效应以来，这一领域一直吸引着技术应用
和基础研究的兴趣
[j
- 3
J
。由于
GMI
效应非常敏感地依赖于材料的磁结构和磁化过程，因此它可被用于
探测软磁材料的磁结构，各向异性分布以及磁化机制的有力工具。外加应力及扭矩对非晶丝的
GMI
效
应的影响，已有一些报道
[4
- 5
J
。由此引进了所谓应力阻抗效应
(SI)
及扭矩阻抗效应
(T
I)。利用这些效
应不仅可以获得材料本身的恃性上的信息(如磁致伸缩常数
λ)
，而且还可制作出高灵敏度的应力应变
检测元件，其性能远好于常用的金属和半导体的应变片，因此具有广阔的应用前景。
与带状和薄膜材料相比，丝状材料具有轴对称结构(便于理论分析)和更强的抗折断能力(有利于
实际应用)
，因此而倍受注目
[6J
。纳米结构的
Fe
73
.
5
CU
j
Nb
3
Si
13
. 5
B9
金属合金表现出了极其诱人的软磁性
能和
GMI
效应
[7)
。因此，我们制备了
Fe
73
5
CU
j
Nb
3
Si
!3.
5
B9
纳米晶丝样品，并在外加应力及扭矩作用下分
别测量了该样品的
GMI
效应，由此确定出应力阻抗效应和扭短阻抗效应的大小，并用感生磁弹性各向
异性模型，对实验结果进行了分析讨论。
1
实验
1. 1
样晶的制备
采用旋转水冷却方法制备了
Fe
73
.
5
CU
j
Nb
3
Si
j3
. 5
B9
非晶态合金丝，丝的直径为
2ro
=
0.14
mm
。取一
段
15
cm
长的丝在
575
'C
(高于晶化温度
530
'C川)的退火炉中处理
l
扎实验表明，经过这样热处理而
得的样品为纳米晶结构材料
O
1. 2
实验测量
采用四端法，将样品中部
10
cm
长的一段用
Ag
焊接在测量电路中
O
阻抗由测量样品两端的电压与
流过样品的电流之比而得。交流电流
(1
mA)
由一台
HP
3589A
频谱分析仪供给，测量频率为
1
MHz
。
纵向直流磁场
(H
= 0 -
:t
1
1.
2
kA/
m)
由一对赫姆霍兹线圈提供。实验设施可以方便地测量在外加应
力
(σ=0
-157
MPa)
及扭矩
(g
=0
-62.8
rad/m)
作用下的阻抗。
定义
GMI
效应为阻抗对纵向磁场的相对变化
M
有
H
一)
Z
一阳
二
H
)-Z
H
一
Z
一
μ-z
、，/
··且
/t
飞
基金项目:国家自然科学基金项目(
10274018)
;河北省自然科学基金项目(
A2009000254
)
;河北省教育厅科学研究计划项目
(Z2009143
)
作者简介:尹世忠(1
965
- )
，男，河北新河人，副教授，主要研究方向磁性材料
收稿日期
:2009
-09
-
17
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