非晶態(tài)合金傳感器課件

非晶態(tài)合金傳感器士概述非晶態(tài)合金是由冷卻速度高達(dá)10K/s的快速冷凝技術(shù)得到的一種亞穩(wěn)態(tài)材料。1969年P(guān)ondr.J等制備出定長(zhǎng)度的連續(xù)非晶合金帶,從此引起研發(fā)熱潮■作為新型軟磁材料,非晶合金具有傳感器設(shè)計(jì)所需要的許多特性:磁-機(jī)、磁-電、熱-磁、熱-機(jī)、熱電和磁光等,可用于磁場(chǎng)、位移、電流、應(yīng)力、應(yīng)變和扭矩等物理量的測(cè)量。獨(dú)特的性能特性使國(guó)內(nèi)外學(xué)者在非晶合金傳感器方面進(jìn)行了大量研究。以非晶態(tài)合金為敏感材料的傳感器技術(shù)已廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域,解決特殊、復(fù)雜高精度、條件惡劣下的測(cè)試問題。1.非晶態(tài)合金概述三大類固體:晶體、非晶體和準(zhǔn)晶體。晶體:構(gòu)成固體的原子、分子在微米級(jí)以上排列有序稱長(zhǎng)程序。晶體既有短程序又有長(zhǎng)程序。有單晶、多晶和微晶體之分。非晶體:相對(duì)晶態(tài)而言。原子排列無長(zhǎng)程序,但在原子間距數(shù)量級(jí)(10-1m)范圍內(nèi)排列有序—稱短程序,即近鄰原子的數(shù)目和種類、近鄰原子的間距及近鄰原子配置的幾何方向(鍵角)都有與晶體同樣的規(guī)律。如:玻璃、塑料、橡膠、石蠟等。準(zhǔn)晶體:既不同于晶體又不同于非晶體的固體。非晶體的顯著特點(diǎn)是原子在空間的排列無周期性。非晶態(tài)與晶態(tài)之間無絕對(duì)界限,可從缺陷密度上定性地說明兩者的相互關(guān)系,但不能把描述和研究晶體的概念和理論直接用于非晶態(tài)固體,需新的描述方法和理論,當(dāng)前還處初創(chuàng)階段。非晶體具有一些有別于晶體的奇異宏觀特性。非晶態(tài)合金材質(zhì)均勻,機(jī)械、電磁學(xué)性能優(yōu)良,非常適用于新型傳感器或用它改善傳感器性能。缺陷數(shù)晶104101031010有序系不完全結(jié)晶非晶杰完全結(jié)晶工業(yè)材料未知領(lǐng)域非晶態(tài)金屬與晶態(tài)金屬的關(guān)系非晶體的參量:緊鄰原子間距、配位數(shù)、緊鄰原子間的夾角、緊鄰原子的類型非晶體的結(jié)構(gòu):剛球無規(guī)密堆(金屬和合金連續(xù)無規(guī)網(wǎng)絡(luò)(共價(jià)結(jié)合鍵非晶固體)。非晶體的制備:璃什轉(zhuǎn)變玻璃晶體原干的集合體糨聚成固忘的兩種普誦的冷卻途徑。路徑1是到品態(tài)的途徑;路徑2是到達(dá)非晶態(tài)固體的快淬途徑2.非晶態(tài)合金的基本性能2.1非晶態(tài)合金的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能指其在各種不同工作條件下,從開始受力到破壞的全部過程中所表現(xiàn)的力學(xué)特性。其中最主要的參數(shù)是斷裂強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量和密度。非晶合金微觀結(jié)構(gòu)獨(dú)特,在宏觀上呈各向同性,沒有晶態(tài)合金中常見的晶界、缺陷等局部不均勻,使其力學(xué)性能明顯有別于晶態(tài)合金。a)密度與體積:密度比晶態(tài)小1~2%;同一非晶態(tài)合金試件,其密度在淬火態(tài)和退火態(tài)略有不同,一般經(jīng)充分的退火處理,其體積縮小0.5%,密度相應(yīng)增加約0.5%。b)彈性模量:呈各向同性,比晶態(tài)低,可通過控制合金成分調(diào)節(jié)模量大小,在一定溫度范圍內(nèi)保持恒定。非晶態(tài)合金的具體彈性特征:彈性模量比同成分晶態(tài)合金的低或低于該合金晶化處理后的值。楊氏模量E和切變模量G一般低20~40%體積模量K約低5~7%。K/G值一般比晶態(tài)合金高10%c)強(qiáng)度和硬度:強(qiáng)度高,硬度高d)韌性和脆性:韌性很好,有的可達(dá)彎曲180不斷裂。但Fe基非晶態(tài)合金對(duì)退火條件很敏感,有時(shí)有易碎傾向。2.2非晶態(tài)合金的磁學(xué)性能1)與晶態(tài)無大的區(qū)別,導(dǎo)磁率較大、損耗較小2)居里溫度較低,可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。3)磁致伸縮鐵磁材料磁化時(shí)其幾何形狀、體積大小發(fā)生微小變化的現(xiàn)象。前者稱形變磁致伸縮,后者稱體積磁致伸縮。形變磁致伸縮由縱向磁致伸縮和橫向磁致伸縮構(gòu)成(兩者分別指試件平行和垂直于磁化方向的磁致伸縮)。一般試件沿磁化方向伸長(zhǎng)則往往伴有垂直方向上的縮短;反之亦然。非晶合金的磁致伸縮在本質(zhì)上與相應(yīng)的晶態(tài)并無特殊之處。4)磁各向異性理想非晶合金是均勻的各向同性體,宏觀上無磁各向異性。實(shí)際上無論是淬態(tài)的非晶合金還是加工處理后的非晶合金,都有一定的磁各向異性。起因各異。5)非晶合金的技術(shù)磁性技術(shù)磁性指非晶合金在技術(shù)磁化時(shí)所表現(xiàn)出來的磁特性。技術(shù)磁化是經(jīng)外磁場(chǎng)作用,把材料自發(fā)磁化形成的各