鐵基非晶軟磁合金已被廣泛應用于各類變壓器鐵芯材料,而鐵磁性塊體非晶合金因其兼具優(yōu)異軟磁性能和超高斷裂強度,是潛在的結構和功能材料,正受到越來越多的關注。其中,采用非晶磁性合金材料作為芯體的傳感器具有靈敏度高、頻響好、功耗低和直流測量穩(wěn)定性好等特點,而鐵基磁致伸縮非晶合金傳感器除了上述優(yōu)點外,還可以測量物體位置的瞬間微小變化,因而可用于微位移和液面高度等的測控。但是傳統(tǒng)鐵基非晶合金飽和磁致伸縮低(小于40×10-6),且受非晶形成能力的影響,只能制備出帶材和絲材,應用領域受到限制。
中科院寧波材料技術與工程研究所沈寶龍課題組通過大量實驗研究,選擇合適的鐵基非晶合金體系和適量的稀土元素摻雜,成功探索發(fā)現(xiàn)具有大非晶形成能力和高飽和磁致伸縮的鐵磁性塊體非晶合金。該合金可制備出直徑為4毫米的非晶合金棒材,其飽和磁致伸縮系數(shù)達到65×10-6,超過了任何已知鐵基非晶合金所具有的*大磁致伸縮值。此外,該鐵基塊體非晶合金體系具有100 K的大過冷液相區(qū),因此可在該溫度區(qū)間內(nèi)像塑料一樣進行形狀復雜的超塑性加工。同時,該鐵磁性塊體非晶合金體系還具有0.65-0.86 T的飽和磁感應強度,超過7000的初始磁導率,以及3800-4000 MPa的超高強度。其優(yōu)良的綜合性能使之有望成為磁致伸縮傳感器芯體材料。
相關結果發(fā)表在AIP ADVANCES 1, 042110 (2011)上,(詳細內(nèi)容參見http://aipadvances.aip.org/resource/1/aaidbi/v1/i4/p042110_s1) ,申請了中國發(fā)明專利(申請?zhí)枺?01010260501.5),并已被列入工信部新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”重點產(chǎn)品目錄(產(chǎn)品編號:388,產(chǎn)品名稱:其他高性能磁致伸縮材料)。相關內(nèi)容還應邀分別在2011年韓國物理學會春季年會(4. 13-15,2011, 大邱,韓國)、2011年國際先進材料制造與加工會議(THERMEC’2011, 8. 1-5, 2011, 魁北克,加拿大)上作了邀請報告,在2011年歐洲材料年會(EUROMAT 2011, 9. 12-15, 2011, Montpellier, 法國)上作了亮點報告(Highlight Report)。
該研究得到國家863計劃(2007AA03Z102)、國家杰出青年科學基金(50825103)、以及中科院項目百人計劃(KGCX-2-YW-803)的支持。