【正文】 備不同直徑的Fe80B20纖維，然后利用SEM、XRD、VSM、DSC等分析方法對不同直徑的試樣進行物相、顯微結構、磁性能、熱性能的分析。鐵磁性物質在外磁場作用下，其尺寸會伸長（或縮短），去掉外磁場后，其尺寸又恢復原來的長度，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象（或效應）。磁化引起機械應變，反過來應力也將影響鐵磁材料的磁化強度，故亦稱為“壓磁效應”。（）磁致伸縮系數(shù)λ隨著磁場強度H而變化，形成了材料的磁致伸縮函數(shù)λ(H)。對于“零”磁致伸縮材料λs的取值可小到λs=107，對于巨磁致伸縮材料λs的取值可大到λs=103[13]。當磁場強度小于飽和磁場強度Hs，只有線磁致伸縮，而體積磁致伸縮十分微小。結構內部的應變導致了材料沿磁場方向的伸展（由于正向磁致伸縮效應）。所有磁疇都沿磁場方向排列整齊即達到飽和狀態(tài)，因而產(chǎn)生磁致伸縮效應。正磁致彈性效應指的是某種磁性材料的尺寸和形狀能夠隨著磁化強度的大小和方向而產(chǎn)生變化，即所謂的磁致伸縮。磁致伸縮材料因為其能夠將能量從一種形式轉化為另一種形式，從而在作動器和傳感器中獲得了應用。這種效應被廣泛應用于磁致伸縮作動器中。長度的增加（縱向應變）或直徑的縮?。ㄖ芟驊儯┐笾屡c應用的磁場成比例，這種作動器機理可以被用于多種用途的。維拉利效應是可逆的，并被應用于傳感器。由于彈性模量改變，磁致伸縮材料內部的聲速發(fā)生了改變，而這種改變可以被檢測到。馬陶西效應，這種效應魏德曼效應的逆效應。通過拾波線圈測試磁性改變，可以估測切應力的改變，進一步可以計算外加扭矩的大小。由于磁場而變化的體積太過微小，以至于在通常工作狀態(tài)下，可以被忽略。在外加磁場的作用下，鐵磁材料的磁化會形成一個滯后環(huán)，（）。（）中虛線部分是指沒有滯后情況下的M和H的關系，此時Mr和Hc都為0。（）為磁致伸縮λ與磁場強度H的關系。在坐標原點處，即區(qū)域1處，磁致伸縮系數(shù)是外磁場二次方。 鐵磁材料的磁化滯后環(huán) 焦耳磁致伸縮效應的滯后環(huán) 磁致伸縮材料在不同直流偏壓下的反應 磁致伸縮材料 磁致伸縮材料廣泛地應用于磁致伸縮裝置，諸如磁致伸縮致動器，傳感器等。 磁致伸縮材料的應用 磁致伸縮材料廣泛應用于傳感器，致動器和換能器中。磁致伸縮材料，由于其優(yōu)異的磁致伸縮性能，在聲納水聲換能器技術、電聲換能器技術、海洋探測開發(fā)技術、微位移驅動、減振與防振、減噪與防噪系統(tǒng)、智能機翼、機器人、自動化技術、燃油噴射技術、閥門、泵、波動采油等高技術領域有廣泛的應用前景，在國民經(jīng)濟和工業(yè)生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。因此發(fā)展各向同性的非晶態(tài)的磁致伸縮材料具有非常重要的意義，而且能用于較高頻率的環(huán)境。尤其體現(xiàn)了在聲波傳感器中的優(yōu)越性。其基本原理是爐料放置于一個坩鍋中，并被加熱到熔點以上，坩鍋上方有一根同時能旋轉和升降的提拉桿，桿的下端有一個夾頭，上面裝有籽晶，調整桿的高度，使籽晶和熔體接觸，然后按所需提拉速度向上提桿，以籽晶為晶核，慢慢生長。但是該材料受到射頻加熱和材料表面張力的限制，主要用于制備小尺寸樣品[711]。本研究以純鐵和純硼為原料，采用熔體抽拉法制備不同直徑FeB軟磁纖維，然后利用光學顯微鏡、XRD、VSM、DSC等分析方法對不同直徑的試樣進行結構和性能分析。用這種方法制備的纖維由于其絕大部分表面是由表面張力而自由形成的（），故具有較好的表面光潔度。它的難點是實驗操作相對復雜，且要求實驗裝置精度較高[2]。（2）在氬氣保護的箱體中，利用與高頻感應爐連接的高頻線圈將碗形石英容器中的合金熔化。由于冷卻銅輪的側周為截面呈三角形的尖銳輪緣，熔融合金由于附著力即被旋轉的銅輪抽出，抽出的熔融合金因表面張力而形成圓截面，經(jīng)銅輪快速冷卻后呈纖維狀，并在刮削器和離心力的共同作用下被甩出（）[2,13]。必要時可選用剛玉、氮化硼等耐溫更高的材料。材料熔煉采用水冷銅舟法熔煉，其實驗裝置（），石英管外繞有高頻線圈。這一母料熔煉方法能最大限度確保成分精度。％，表面光亮，無氧化的跡象[213]。注意纖維的冷卻速率與輪緣線速度并無十分緊密的聯(lián)系，這一點與單輥法制備非晶合金薄帶有本質的不同。合金溫度偏低，粘滯性大，粘附力小，熔融合金里珠狀直接擊出而無法形成均勻的纖維；溫度偏高，又有使碗狀容器軟化及銅輪溫度過高的危險。第三章 實驗儀器及原理分析 表面形貌觀察利用光學顯微鏡對試樣表面形貌進行觀察，并拍照記錄，通過對比不同實驗條件的試樣，就其表面形貌的變化分析試樣制備過程中每個參數(shù)是否達到要求，并通過實驗結果修正試樣制備參數(shù)，從而使試樣達到理想標準，即得到表面光滑的試樣。設(hkl)晶面間距為dhkl ,當入射X射線被晶體的某一晶面簇(hkl)散射而發(fā)生相長干涉時，就可以觀察到一衍射峰。這樣當入射X射線被非晶體散射進而發(fā)生相長干涉時，就不會得到較尖銳的衍射峰，而是在無序排列近鄰原子平均間距所對應的衍射峰位置處觀察到較大寬度的凸起。 90176。本研究所使用的 DSC 熱分析儀器為TGA/DSC1 STARe系統(tǒng)，檢測在氮氣保護下進行，加熱溫度范圍為室溫至 1300℃，采用的加熱速率為 25k/min。根據(jù)文獻報道，VSM 所測矯頑力往往大于 BH 回線儀的測量圖 振動樣品磁強計的實物圖值，為了更好地與相關文獻所報道的磁性數(shù)據(jù)進行對比，我們還用 BH 回線儀（Riken, BHS40）測定了部分合金的矯頑力，并根據(jù)BH 回線儀所測數(shù)據(jù)對 VSM 所測得的所有樣品的矯頑力進行了修正。由此可見，熔融態(tài)合金溫度必須與銅輪轉速相匹配，否則無法得到光滑表面。左右出現(xiàn)的尖峰為背底（即透明膠帶）的衍射峰。直徑為600um的樣品的XRD衍射圖，其包絡峰基本消失，同時在43176。這三個尖峰分別對應的是B2O3(111),αFe(110)，說明在制備過程中過冷度不夠大，沒有有效降低成核速率，從而導致晶體的出現(xiàn)。而晶化過程表明這兩種直徑的樣品一開始為非晶結構，也可能含有微量晶體結構。 磁性能的分析 我們對所制備的不同直徑的非晶合金纖維分別對沿著纖維軸向方向磁化以及垂直于纖維軸向方向磁化，所得結果（）所示。表1 三種不同直徑FeB纖維的磁性參數(shù)直徑(μm)150300600平行Hc33131Mr/Ms垂直Hc121011Mr/Ms 對比表1中三種不同直徑FeB纖維的磁性參數(shù)發(fā)現(xiàn)，平行狀態(tài)下隨著直徑的增加矯頑力增大，剩磁比先增大后減小，直徑150μm的平行狀態(tài)磁性能最好；垂直狀態(tài)下隨著直徑的增加矯頑力先減小后增大，剩磁比也是先減小后增大，直徑300μm的垂直狀態(tài)磁性能最好。由此可見，熔融態(tài)合金溫度必須與銅輪轉速相匹配，否則無法得到光滑表面。與垂直軸向磁化相比，平行非晶纖維軸向磁化樣品更容易達到飽和磁化強度。他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。附 錄薄細長梁縱模振動的修正 材料研究與教育中心，奧本大學，奧本，阿拉巴馬368495341 （收到2007年3月8日，接受2007年5月9日，網(wǎng)上公布2007年6月1日） 該論文報告的薄細長梁縱模振動的修正的理論預測。結果表明，該電流方程，采用平面應變模量配制，應使用平面應力或雙軸模量進行修改。因此，它們對某些物理反應的靈敏度，比如：加載質量，被驅動器自身的質量稀釋了。在這些的領域中，設備的性能是基于相對于諧振頻率偏移和傳感器的相對質量變化之間的關系，這個工作原理只有當質量是諧振頻率變化的唯一有關的參數(shù)時才有效。 當一個梁被設計為一個懸臂（固定的自由端），橋（固定固定端），或獨立的桿（自由的自由端）時，其第一階縱模共振頻率f可由式（1a）橋或自由桿和式（1b）懸臂梁得到： （1a） （1b）其中，L，E和ρ是該細長桿的長度，楊氏模量，密度。 在這種情況下平面應變楊氏模量可表示為Eplanestrain= E /(1ν2)，式中ν為泊松比。從方程（1a）和（2a），其中（2a），這個值是從一個與Metglas非常類似的無定形合金得到的。這使我們能夠為研究平面應力條件下的潛在Eplanestrain= E/（1ν）或平面應變和平面應力混合條件下。當實驗和模擬的聲波速度相等時，真實的泊松比和其指數(shù)的值則可被確定。上述完整的原理及方法可在其他文獻中獲得。通過施加功率的回歸擬合數(shù)據(jù)，并使用等式（4），與上面給出的材料特性，波的傳播速度可以被確定（見表I），通過這種方法，Metglas? 2826 。具體來說，模擬參與模態(tài)分析與振動無阻尼，自由自由細長桿在縱向模式。那么可以堵塞這個信息入式。圖2示出了實驗數(shù)據(jù)和模擬結果空心圓的疊置，這與非常類似合金的公布值和對應于1的泊松比指數(shù)澄清平面脅迫條件下占主導地位行為。結果這些配置中給出（表三），并與平面應力修改。 31