非晶态合金传感器课件.ppt

,非晶态合金传感器,士概述非晶态合金是由冷却速度高达10K/s的快速冷凝技术得到的一种亚稳态材料。1969年 Pond r.J等制备出定长度的连续非晶合金带,从此引起研发热潮作为新型软磁材料,非晶合金具有传感器设计所需要的许多特性:磁-机、磁-电、热-磁、热-机、热电和磁光等,可用于磁场、位移、电流、应力、应变和扭矩等物理量的测量。独特的性能特性使国内外学者在非晶合金传感器方面进行了大量研究。以非晶态合金为敏感材料的传感器技术已广泛用于多个领域,解决特殊、复杂高精度、条件恶劣下的测试问题。,1.非晶态合金概述三大类固体:晶体、非晶体和准晶体。晶体:构成固体的原子、分子在微米级以上排列有序称长程序。晶体既有短程序又有长程序。有单晶、多晶和微晶体之分。非晶体:相对晶态而言。原子排列无长程序,但在原子间距数量级(10-1m)范围内排列有序称短程序,即近邻原子的数目和种类、近邻原子的间距及近邻原子配置的几何方向(键角)都有与晶体同样的规律。如:玻璃、塑料、橡胶、石蜡等。准晶体:既不同于晶体又不同于非晶体的固体。非晶体的显著特点是原子在空间的排列无周期性。非晶态与晶态之间无绝对界限,可从缺陷密度上定性地说明两者的相互关系,但不能把描述和研究晶体的概念和理论直接用于非晶态固体,需新的描述方法和理论,当前还处初创阶段。,非晶体具有一些有别于晶体的奇异宏观特性。非晶态合金材质均匀,机械、电磁学性能优良,非常适用于新型传感器或用它改善传感器性能。缺陷数晶104101031010有序系不完全结晶非晶杰完全结晶工业材料未知领域非晶态金属与晶态金属的关系非晶体的参量:紧邻原子间距、配位数、紧邻原子间的夹角、紧邻原子的类型非晶体的结构:刚球无规密堆(金属和合金连续无规网络(共价结合键非晶固体)。,非晶体的制备:璃什转变玻璃晶体原干的集合体糨聚成固忘的两种普诵的冷却途径。路径1是到品态的途径;路径2是到达非晶态固体的快淬途径,2.非晶态合金的基本性能2.1非晶态合金的力学性能材料的力学性能指其在各种不同工作条件下,从开始受力到破坏的全部过程中所表现的力学特性。其中最主要的参数是断裂强度、屈服强度、弹性模量和密度。非晶合金微观结构独特,在宏观上呈各向同性,没有晶态合金中常见的晶界、缺陷等局部不均匀,使其力学性能明显有别于晶态合金。a)密度与体积:密度比晶态小12%;同一非晶态合金试件,其密度在淬火态和退火态略有不同,一般经充分的退火处理,其体积缩小0.5%,密度相应增加约0.5%。,b)弹性模量:呈各向同性,比晶态低,可通过控制合金成分调节模量大小,在一定温度范围内保持恒定。非晶态合金的具体弹性特征:弹性模量比同成分晶态合金的低或低于该合金晶化处理后的值。杨氏模量E和切变模量G一般低2040%体积模量K约低57%。K/G值一般比晶态合金高10%c)强度和硬度:强度高,硬度高d)韧性和脆性:韧性很好,有的可达弯曲180不断裂。但Fe基非晶态合金对退火条件很敏感,有时有易碎倾向。,2.2非晶态合金的磁学性能1)与晶态无大的区别,导磁率较大、损耗较小2)居里温度较低,可在一定范围内调整。3)磁致伸缩铁磁材料磁化时其几何形状、体积大小发生微小变化的现象。前者称形变磁致伸缩,后者称体积磁致伸缩。形变磁致伸缩由纵向磁致伸缩和横向磁致伸缩构成(两者分别指试件平行和垂直于磁化方向的磁致伸缩)。一般试件沿磁化方向伸长则往往伴有垂直方向上的缩短;反之亦然。非晶合金的磁致伸缩在本质上与相应的晶态并无特殊之处。,4)磁各向异性理想非晶合金是均匀的各向同性体,宏观上无磁各向异性。实际上无论是淬态的非晶合金还是加工处理后的非晶合金,都有一定的磁各向异性。起因各异。5)非晶合金的技术磁性技术磁性指非晶合金在技术磁化时所表现出来的磁特性。技术磁化是经外磁场作用,把材料自发磁化形成的各磁畴的磁化方向转向或接近外磁场方向,也即使这些磁畤通过畴壁移动和转动完成磁化。技术磁性主要包括娇顽力、剩磁化、损耗、磁导率等。它们往往对非晶合金装置性能有更直接的影响。,