[发明专利]非晶外表层的纳米晶材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米晶材料的制备方法，特别是一种非晶外表层的纳米晶材料制备方法，具体的是一种外表层为非晶的纳米晶磁敏材料制备方法。

背景技术

现有的非晶和纳米晶材料制的备方法，只能制备单一形态的非晶或纳米晶材料。不同形态的材料有各自不同的优缺点。纳米晶形态的材料具有明显优于常规晶态和非晶态材料的电学和磁学性能，如纳米晶软磁合金(FINEMET)，就具有特别好的软磁性能，力学性能不佳，易碎；非晶形态材料则具有高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀等优点，但其电学和磁学性能往往不如经退火过程而形成的纳米晶材料。所以，现有的材料制备方法只能制备单独性能的单一形态的材料，不能结合非晶和纳米晶两种形态材料的优点，难以满足当今科技发展迫切需要。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种能制备结构紧密的能结合两种形态材料优点为一体的非晶外表层的纳米晶材料制备方法。

一种非晶外表层的纳米晶材料制备方法，其特征在于：在流动气体中用焦耳热对非晶材料进行处理。

本发明的目的是通过在流动气体中用焦耳热对非晶材料进行处理实现的。因持续的电流通过，使非晶材料不断升温，当温度升至材料纳米晶化温度后，材料被纳米晶化；但表层在流动气体的作用下，带走了大量热量，温度达不到纳米晶化温度，而未被纳米晶化，还是原来的非晶态；就形成了外表层为非晶的纳米晶材料。所以，具有能制备结构紧密、能结合两种形态材料优点为一体的材料，即组分相同而两种形态不同的材料优点，还具有能制备性能优越且性价比高的材料。如外表层为非晶的纳米晶磁敏材料，不仅具有纵向易磁化和纵向高磁导率的优点，还具有垂直于纵向的环向易磁化和环向高磁导率的优点；能大大提高阻抗变化率和磁场灵敏度，大大提高在微弱磁场的磁场灵敏度，大大提高低灵敏响应临界磁场(其灵敏响应磁场可以小于5A/m)，可以在无需偏置场的情况下对微弱磁场敏感，降低磁敏传感器的功耗。

附图说明

图1为实施例1的阻抗变化率随磁场变化的曲线。

图2为实施例2的阻抗变化率随磁场变化的曲线。

图3为实施例3的阻抗变化率随磁场变化的曲线。

图4为实施例4的阻抗变化率随磁场变化的曲线。

图5为实施例5的阻抗变化率随磁场变化的曲线。

图6为比较实施例1的阻抗变化率随磁场变化的曲线。

图7为比较实施例2的阻抗变化率随磁场变化的曲线。

具体实施方式

以下结合实施例进行详述：

实施例1

按如下方法制备本发明的磁敏材料：

(1)母合金的选择：母合金的组成按原子比包括36％原子比的Fe、36％原子比的Co、19.2％原子比的B、4.8％原子比的Si、4％原子比的Nb。

(2)利用包括以下子步骤的单辊快淬法制备出本发明的非晶合金丝。

(a)将按上述原子比组成的母合金放入软化温度高于1400℃的石英玻璃管中。

(b)在氩气保护下，用高频感应法加热母合金，直至熔化，并继续加热至过热。

(c)通气加压使熔融合金从石英玻璃管底部喷嘴喷向高速旋转的冷却辊光滑表面，使熔融合金液冷却成横截面为半椭圆形，长轴直径为115μm，短轴直径为45μm的非晶丝。

(3)采用流动氮气直流焦耳热处理的方法对得到的非晶合金细丝进行后处理，工艺参数为：电流密度28A/mm²，电流保持时间600秒，气流速度14cm/min。

经过上述处理后，得到36％原子比的Fe、36％原子比的Co、19.2％原子比的B、4.8％原子比的Si和4％原子比的Nb组成的芯状纳米晶化的高灵敏磁敏材料。

图1为该组分的高灵敏磁敏材料的纵向驱动阻抗变化率随磁场变化的曲线，测量时驱动电流的幅值为10mA，频率为300KHz。

测试结果，最大阻抗变化率为1080％，0～50A/m磁场范围内的灵敏度为474％/Oe；最小敏感磁场小于20A/m；50～400A/m磁场范围内的灵敏度为160％/Oe。

实施例2

按如下方法制备本发明的高灵敏磁敏材料：

(1)母合金的选择：母合金的组成按原子比包括56％原子比的Fe、16％原子比的Co、19.2％原子比的B、4.8％原子比的Si、4％原子比的Nb。

(2)利用包括以下子步骤的单辊快淬法制备出本发明的非晶合金丝。

(a)将按上述原子比组成的母合金放入软化温度高于1400℃的石英玻璃管中。

(b)在氩气保护下，用高频感应法加热母合金，直至熔化，并继续加热至过热。