CN1059934C - 巨磁致电阻抗效应非晶薄带材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种巨磁致电阻抗非晶薄带材料及其制备方法。该材料成分为FeαCoβ-τNiγSiεBΦYλRτ，其中T是Nb，Mn，Zr，Hf，V，Mo，W，Cu，Ga，Ag，Pt，Sn，Al，Ge中的一种或任意两种，R是稀土元素Y，La，Nd，Sm，Pr，Gd中的一种或任意两种，该种材料采用真空熔炼、甩带、真空退火和横向磁场下真空退火工艺。该材料具有较高的巨磁致电阻抗值，是可用于交流传感技术、磁存储技术的巨磁致电阻抗材料。
Description
本发明涉及一种巨磁致电阻抗非晶薄带材料及其制备方法。
近年来一种被称作巨磁致电阻抗效应被发现了，该效应的基本特点是：在材料中通入交流电流，在高频下发现外加磁场可导致材料的电阻抗的巨大变化。显然具有这种效应的材料在传感器及读出磁头方面具有应用价值。这种效应首先发现于FeCoSiB非晶丝(见参考文献L.V.Panina，K.Mohri，K.Bushida and M.Noda，J.Appl.Phys.，76(1994)6198)，以后扩展到非晶FeCoSiB薄带(见参考文献R.S.Beach and.E.Berkowitz，J.Appl.Phys.76(1994)6209)。非晶薄带虽比非晶丝制备工艺要简单，可是现存的此类非晶薄带的性能偏低。
本发明的目的是提供一种性能优良的新型巨磁致电阻抗效应的新型非晶薄带材料及其制备方法。
本发明以如下方式实现：
按分子式FeαCoβ-τNiγSiεBφTλRτ的化学元素比例称料，其中T是Nb，Mn，Zr，Hf，V，Mo，W，Cu，Ga，Ag，Pt，Sn，Al，Ge中的一种或任意两种，R是稀土元素Y，La，Nd，Sm，Pr，Gd中的一种或任意两种，原子百分数：α＝4-6.5，
τ＝0-5，
γ＝1-2，
ε＝10-13，
φ＝12-15，
λ＝2-4，
β＝100-(α+τ+γ+ε+φ+λ)将料放入电弧炉中，抽真空到1.33322×10-3帕，然后充入1.01325×105帕的氩气，经电弧炉熔炼成合金，再以30米/秒的速度通过甩带机甩出成FeαCoβ-τNiγSiεBφTλRτ非晶薄带，经a.自然放置；或b.在真空下300-500℃退火10-30分钟；或c.在真空下外加500 Oe-10000Oe的横向磁场，在300-400℃退火10-30分钟，制得巨磁致电阻抗效应非晶薄带材料。
本发明非晶薄带材料具有新型化学成分，该材料具有优良的巨磁致电阻抗效应值。
图1是非晶薄带Fe4Co62Ni1Si12B15Nb3Y3在f＝1MHz下GMI-H关系曲线，图2是非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Mo2Cu1La1在f＝1MHz下GMI-H单调变化关系曲线，图1显示了非晶薄带Fe4Co62Ni1Si12B15Nb3Y3在f＝1MHz下GMI-H关系曲线，在交流电流频率f＝1MHz下H＝70 Oe时该非晶薄带达到GMI(H)＝(Z(H)-Z(O))/Z(O)＝-73％的高性能。特别要指出的是，本发明可制得具有GMI(H)-H单调变化关系的且具有较高GMI(H)＝(Z(H)-Z(O))/Z(O)值的非晶薄带材料。这种GMI(H)-H单调变化特性对于实际应用特别有利，在这种情形下GMI(H)与外磁场H一一对应， 这有利于GMI(H)与外磁场H信号互相标定。
图2显示了Fe4Co64Ni1Si12B15Mo2Cu1La1非晶薄带在f＝1MHz下GMI-H单调变化关系曲线。该材料在交流电流频率f＝1MHz下H＝70 Oe时达到GMI(H)＝(Z(H)-Z(O))/Z(O)＝-45％的高性能。
本发明实施例如下：
实施例1：
按照配方Fe4Co65Ni1Si12B15Nb3中化学元素比例称料，然后放入电弧炉中，抽真空到1.33322×10-3帕后，然后充入1.01325×105帕的氩气，熔炼合金，然后以30米/秒的速度通过真空甩带机甩出Fe4Co65Ni1Si12B15Nb3非晶薄带。测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-51％。
实施例2：
按照配方Fe4Co65Ni1Si12B15Nb3中化学元素比例称料，然后放入电弧炉中，抽真空到1.33322×10-3帕后，然后充入1.01325×105帕的氩气，熔炼合金，然后以30米/秒的速度通过真空甩带机甩出Fe4Co65Ni1Si12B15Nb3非晶薄带。最后在真空状态下在400℃退火25分钟。测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-62％。
实施例3：
按照配方Fe4Co65Ni1Si12B15Nb3中化学元素比例称料，然后放入电弧炉中，抽真空到1.33322×10-3帕后，然后充入1.01325×105帕的氩气，熔炼合金，然后以30米/秒的速度通过真空甩带机甩出Fe4Co65Ni1Si12B15Nb3非晶带。最后在真空状态下，施加5000 Oe的横向磁场，在400℃退火25分钟。测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-65％。
实施例4：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Nb3Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-64％。
实施例5：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co62Ni1Si12B15Nb3Y3测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-68％。
实施例6：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Hf3Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-55％。
实施例7：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Mo3Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-50％。
实施例8：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Zr2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-56％。
实施例9：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Zr2Cu1La1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-50％。
实施例10：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15W4测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-40％。
实施例11：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15V4测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-43％。
实施例12：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Pt4测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-32％。
实施例13：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Ag2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-36％。
实施例14：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Ga2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-34％。
实施例15：
类同实例2的制备工艺，换用300℃真空退火30分钟，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Sn2Ga1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-35％。
实施例16：
类同实例3的制备工艺，换用10000Oe的横向磁场，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Al2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-41％。
实施例17：
类同实例3的制备工艺，换用500Oe的横向磁场制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Ge2Nd1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-30％。
实施例18：
按实例3的制备工艺，制得非晶薄带Fe6.5Co60.5Ni2Si12B15Zr2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-50％。
实施例19：
按实例3的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Zr2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-58％。
实施例20：
按实例3的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co62Ni1Si12B15Nb3Y3测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-73％。
实施例21：
按实例1的制备工艺，制得非晶薄带Fe5Co63Ni1Si12B15Zr2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-40％。
实施例22：
按实例3的制备工艺，制得非晶薄带Fe6Co62Ni1Si12B15Zr2Cu1Y1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-20％。
实施例23：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Mo2Cu1La1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-45％，且GMI(H)-H具有单调变化关系。
实施例24：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Mo1Cu1La2测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-30％，且GMI(H)-H具有具有单调变化关系。
实施例24：
按实例2的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Mo3La1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-35％，且GMI(H)-H具有具有单调变化关系。
实施例25：
按实例3的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co61Ni2Si13B12Mo3La5测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-40％。
实施例26：按实例3的制备工艺，制得非晶薄带Fe4Co64Ni1Si12B15Mo3Nd1测得该非晶薄带的在交流电频率f＝1MHz下的GMI(H＝70Oe)＝-30％。
Claims (2)
1.一种巨磁致电阻抗效应非晶薄带材料，其特征为该材料由FeαCoβ-τNiγSiεBφTλRτ组成，其中T是Nb，Mn，Zr，Hf，V，Mo，W，Cu，Ga，Ag，Pt，Sn，Al，Ge中的一种或任意两种，R是稀土元素Y，La，Nd，Sm，Pr，Gd中的一种或任意两种，原子百分数：
α＝4-6.5，
τ＝0-5，
γ＝1-2，
ε＝10-13，
φ＝12-15，
λ＝2-4，
β＝100-(α+τ+γ+ε+φ+λ)。
2.一种制备权利要求1所述的非晶薄带材料的制备方法，其特征在于，先将FeαCoβ-τNiγSiεBφTλRτ按原子百分数比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到1.33322×10-3帕，充入1.01325×105帕氩气，熔炼合金，再以30米/秒的速度由甩带机甩出FeαCoβ-τNiγSiεBφTλRτ非晶薄带，该薄带经：a自然放置；或b在真空下300-450℃退火10-30分钟；或c在外加500 Oe-10000 Oe的横向磁场下，在300-400℃退火10-30分钟后制得巨磁致电阻抗效应非晶薄带材料。
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