BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn sâu sắc tới T.S Nguyễn Hữu Tình bảo, hướng dẫn tận tình thầy suốt thời gian thực luận văn. TRƯƠNG TUẤN ANH Tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS Nguyễn Huy Dân cán bộ, nghiên cứu sinh, học viên cao học Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam. Tôi gửi lời cảm ơn tới Thầy Phạm Văn Hào ẢNH HƯỞNG HÀM Nb cácNGHIÊN cán CỨU Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứuCỦA khoa học ỨngLƯỢNG dụng công nghệ Trường đại học sư phạm Hà Nội 2, tạo điều kiện giúp đỡ tiến hành thí nghiệm ĐẾN TÍNH CHẤT TỪ VÀ HIỆU ỨNG GMI, TRONG thực luận văn. HỆ KIM FINEMET TẠO CÔNG Tôi HỢP xin bày tỏ lòng biết ơn đến tới tấtCHẾ người BẰNG thân yêu gia đình bạn bè cổ vũ, động viên NGUỘI nhiều vật chất tinh thần thời gian NGHỆ NHANH thực luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Chuyên ngành: Vật lí chất rắn Mã số: 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hữu Tình HÀ NỘI - 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn sâu sắc tới T.S Nguyễn Hữu Tình bảo, hướng dẫn tận tình thầy suốt thời gian thực luận văn. Tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS Nguyễn Huy Dân cán bộ, nghiên cứu sinh, học viên cao học Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam. Tôi gửi lời cảm ơn tới Thầy Phạm Văn Hào cán Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học Ứng dụng công nghệ Trường đại học sư phạm Hà Nội 2, tạo điều kiện giúp đỡ tiến hành thí nghiệm thực luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tới tất người thân yêu gia đình bạn bè cổ vũ, động viên nhiều vật chất tinh thần thời gian thực luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác. Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU NỘI DUNG 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ FINEMET 11 VÀ HIỆU ỨNG TỪ TỔNG TRỞ KHỔNG LỒ (GMI) 11 1.1 Vật liệu từ mềm nano tinh thể 11 1.1.1 Cấu trúc nano tinh thể . 11 1.1.2 Các tính chất từ vật liệu từ nano 12 1.1.3 Ảnh hưởng thành phần nguyên tố trình xử lý nhiệt lên tính chất từ hệ vật liệu Fe – Cu – Nb – Si –B . 15 1.2 Hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ (GMI) 17 1.2.1 Giới thiệu hiệu ứng GMI . 17 1.2.2 Cấu trúc đômen vật dẫn từ tổng trở 19 1.2.3 Mô hình giải thích hiệu ứng tổng trở khổng lồ- GMI . 22 1.3 Ảnh hưởng thông số đo đến tỷ số GMI 27 1.3.1 Cường độ dòng điện chạy qua mẫu 27 1.3.2 Tần số dòng đo 27 1.3.3 Nhiệt độ đo 28 1.4. Công nghệ nguội nhanh . 29 1.4.1 Các phương pháp nguội nhanh chế tạo vật liệu dạng băng mỏng 30 1.4.2 Tốc độ nguội hợp kim nóng chảy . 30 1.4.3 Tốc độ nguội tới hạn . 32 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 35 2.1. Chế tạo mẫu hợp kim . 36 2.1.1. Công nghệ chế tạo vật liệu có cấu trúc vô định hình thiết bị nguội nhanh đơn trục 36 2.1.1.1. Tạo hợp kim ban đầu . 37 2.1.1.2 Phun hợp kim nóng chảy tạo vật liệu dạng băng mỏng . 40 2.1.2 Kỹ thuật gia công mẫu . 41 2.1.3 Xử lý nhiệt lò ủ nhiệt 41 2.2. Phương pháp phân tích 42 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X – XRD (X ray diffraction) 42 2.2.2 Phương pháp phân tích hiển vi điện tử quét phương pháp tán sắc lượng tia X (EDX) 44 2.2.3 Phương pháp quét phân tích nhiệt vi sai (DSC) 45 2.2.4 Phương pháp đo từ tổng trở 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .48 3.1. Nghiên cứu cấu trúc hợp kim Fe76.5-xCu1NbxSi13.5B9 . 48 3.2. Nghiên cứu tính chất từ hợp kim Fe76,5-xCu1NbxSi13,5B9 55 3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Nb đến tính chất từ hợp kim Fe76,5-xCu1NbxSi13,5B9 56 3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ ủ nhiệt đến tính chất từ hợp kim Fe76,5-xCu1NbxSi13,5B9 59 3.3. Nghiên cứu hiệu ứng GMI hệ hợp kim Fe76,5-xCu1NbxSi13,5B9 63 3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Nb hợp kim đến tỷ số GMIr hợp kim Fe76.5-xCu1NbxSi13.5B9 63 KẾT LUẬN 65 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .66 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT I. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Br : Cảm ứng từ dư s : Từ giảo bão hòa  : Năng lượng đơn vị diện tích vách đômen  : Độ dày vách đômen 0 : Độ từ thẩm chân không D : Hệ số khử từ Ek : Năng lượng dị hướng từ tinh thể Hc : Lực kháng từ Hn : Trường tạo mầm đảo từ HCR : Số hạng trường tinh thể Hex : Số hạng trường trao đổi hoạt động mômen đất Hext : Từ trường Hin : Trường nội Ir, Jr, Mr : Từ độ dư kB : Hằng số Boltzmann mr : Từ độ rút gọn MS : Từ độ bão hòa N : Hệ số khử từ RC : Tốc độ nguội tới hạn S : Spin nguyên tử kim loại chuyển tiếp Sv : Hệ số nhớt vật liệu Ta : Nhiệt độ ủ TC : Nhiệt độ Curie TRt : Nhiệt độ Curie gây tương tác đất kim loại chuyển tiếp Tm : Nhiệt độ nóng chảy Tg : Nhiệt độ thủy tinh hóa ta : Thời gian ủ nhiệt II. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GMI : Giant Magneto Impedan Hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ GMIr : Giant Magneto Impedan ratio Tỷ số từ tổng trở khổng lồ L : Lỏng LQN : Lỏng nguội RE : Đất SAED : Nhiễu xạ điện tử vùng chọn lọc TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua TM : Kim loại chuyển tiếp T-T-T : Giản đồ nhiệt độ - thời gian - chuyển pha VĐH : Vô định hình VLTC : Vật liệu từ cứng VSM : Hệ từ kế mẫu rung XRD : Nhiễu xạ tia X DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc vật liệu từ mềm nano tinh thể FeCuNbSiB. Hình 1.2 Dị hướng từ tinh thể K giảm bậc D[...]... lên tính chất từ và hiệu ứng GMI đang được nghiên cứu một cách triệt để Với lý do trên tôi quyết định chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Nb đến tính chất từ và hiệu ứng GMI trong hệ hợp kim finemet chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh 2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ - GMI - Tìm công nghệ chế tạo vật liệu finemet phù hợp nhất 10 - Nghiên cứu ảnh. .. cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt và hàm lượng Nb để hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ (GMI) đạt cao nhất 3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo mẫu vật liệu finemet bằng công nghệ nguội nhanh - Nghiên cứu cấu trúc, tính chất từ của các mẫu đã được chế tạo - Khảo sát hiệu ứng GMI trên các mẫu đã được chế tạo 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Hệ vật liệu Fe76.5-xCu1NbxSi13.5B9 trong đó thành phần Nb thay... độ ủ Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng 17 đến tính chất từ mềm và do đó ảnh hưởng đến hiệu ứng GMI của hệ Fe76,5xCu1NbxSi13,5B9 chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh 1.2 Hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ (GMI) 1.2.1 Giới thiệu về hiệu ứng GMI Khi cho dòng điện xoay chiều qua dây dẫn có từ tính, dòng điện này sẽ sinh một từ trường biến thiên Ht vuông góc với dây dân (hình 1.4) Từ thông... trở Z của vật dẫn có từ tính dưới tác dụng của từ trường ngoài Hc và dòng điện cao tần có tần số  Cơ chế của hiệu ứng tổng trở khổng lồ (GMI) có bản chất điện -từ và có thể giải thích bằng lý thuyết điện động lực học cổ điển Theo L.V.Panina bản chất điện từ của hiệu ứng tổng trở khổng lồ (GMI) là sự kết hợp giữa hiệu ứng bề mặt và sự phụ thuộc của độ từ thẩm hiệu dụng ( eff) của dây dẫn vào từ trường... quay, hợp kim nóng chảy được giàn đều trên bề mặt trống đồng, văng ra dưới dạng băng mỏng 1.4.2 Tốc độ nguội của hợp kim nóng chảy Các tính chất vật lý, cơ tính và độ dày mỏng của băng vật liệu sau khi chế tạo phụ thuộc vào tốc độ chảy của hợp kim nóng chảy và tốc độ làm nguội của hợp kim sau khi ra khỏi miệng vòi phun Tốc độ làm nguội lại phụ thuộc vào vận tốc quay của trống đồng Tốc độ chảy của hợp kim. .. hai trục 1.4 Công nghệ nguội nhanh Công nghệ nguội nhanh từ thể lỏng: Khi hợp kim hay kim loại được làm nóng chảy ở trạng thái lỏng trong vòi phun (nồi nấu), dưới áp suất nén của khí Ar thổi vào vòi phun làm cho hợp kim lỏng phun lên mặt một trống bằng đồng đang quay với tốc độ nhanh Khi gặp mặt trống đồng, hợp kim hay kim loại lỏng dàn mỏng, nhanh chóng mất nhiệt, rồi đông cứng tức thời và văng ra ngoài... Magneto - Impedance (GMI) và đặc trưng bởi tỷ số GMI (hoặc GMIr) Muốn nhận được tỷ số tổng trở GMIr cao, dây dẫn từ tính phải có từ thẩm  cao hay nói cách khác dây dẫn phải là vật liệu có tính từ mềm tốt Như chúng ta đã biết vật liệu từ finemet là vật liệu có tính từ mềm rất tốt Trong vật liệu từ finemet, khi hàm lượng của các nguyên tố hợp phần thay đổi thì cấu trúc và tính chất của hợp kim cũng thay đổi... 5, 6, 7 5 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng công nghệ nguội nhanh để chế tạo hợp kim VĐH rồi xử lý nhiệt trong môi trường khí bảo vệ để tạo ra cấu trúc nano đa pha, sau đó sử dụng các phương pháp đo thích hợp để xác định các thông số cấu trúc, tính chất từ cũng như khảo sát hiệu ứng GMI của mẫu vật liệu 6 Giả thuyết khoa học Đề xuất hướng ứng dụng của vật liệu này trong kỹ thuật và đời sống 11 NỘI DUNG... 10GHz Trong đó có mô hình chỉ giải thích được nguồn gốc của hiệu ứng GMI mà chưa nói lên được mối liên hệ giữa cấu trúc đômain, dị hướng từ và tỷ số GMI Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn, một số mô hình toán học đã được tìm thấy có dải tần phù hợp với dải tần nghiên cứu (lớn hơn 10 KHz) và dạng hình học của vật liệu Trong đó, mối quan hệ giữa cấu trúc domain và quá trình từ hóa của chất sắt từ với... lý nhiệt ở trên 600oC, dẫn đến kết tinh pha borit sắt, ảnh hưởng đến dị hướng từ tinh thể và trực tiếp đến tính từ mềm của vật liệu do đó sẽ ảnh hưởng đến tỷ số GMIr Các kết quả nghiên cứu về nồng độ Cu trong [2, 18, 19], cho thấy Cu đóng vai trò cải thiện cơ tính của vật liệu, tạo mầm kết tinh Tuy nhiên, nếu nồng độ Cu lớn, sẽ tạo ra các đám giàu Cu, làm giảm tính chất từ của vật liệu, các kết quả . VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 TRƯƠNG TUẤN ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG Nb ĐẾN TÍNH CHẤT TỪ VÀ HIỆU ỨNG GMI, TRONG HỆ HỢP KIM FINEMET CHẾ TẠO BẰNG CÔNG NGHỆ. hệ hợp kim finemet chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh . 2. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ - GMI. - Tìm công nghệ chế tạo vật liệu finemet phù hợp. lên tính chất từ và hiệu ứng GMI đang được nghiên cứu một cách triệt để. Với lý do trên tôi quyết định chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Nb đến tính chất từ và hiệu ứng GMI trong