Fe基块体非晶合金的磁弹性耦合及其应用研究

本项目基于具有自主知识产权的块体非晶软磁合金体系，将其进一步拓展到块体非晶敏感材料体系，进一步加深对块体非晶合金结构与特性的认识，并为块体非晶合金探索新的应用途径。研究内容主要包括四个方面，一是研究Fe基块体非晶合金成分的变化对非晶形成能力、软磁性能、磁致伸缩系数、弹性模量、抗拉强度等特性的影响规律和作用机制，优选出兼备宽过冷液相区、高磁导率、大磁致伸缩和低杨氏模量的最佳成分；二是研究Fe基块体非晶合金的磁致伸缩系数与磁导率和杨氏模量的相互关系，探讨磁弹性耦合作用的微观机制；三是研究微观组织结构的变化和结构弛豫对磁弹性耦合效应和敏感特性的影响规律和作用机制，优化出进一步提高机电转换效率的磁场热处理条件；四是研究激励场（磁场或应力场）、激励频率、外界温度等对敏感特性的影响规律，设计并开发出力敏传感器原型，验证块体非晶合金作为敏感材料的实用性。

铁基块体非晶合金具有独特的软磁特性及优异的力学性能，两者结合有望开发出具有极高机电转换效率的传感材料，实现敏感材料与弹性体一体化。本项目对铁基块体非晶合金成分体系及磁弹性耦合效应进行了系统的探索和研究。开发出不含稀土元素的FeCoBSiNbC块体非晶合金，具有38ppm的饱和磁致伸缩系数和良好线性磁致伸缩曲线；发现了具有因瓦效应的Fe(Co，Ni)CrMoBCSiP系块体非晶合金；开发出双通道电容法测量块体材料磁致伸缩装置，为非晶合金的磁致伸缩特性研究提供了用力工具；在此基础上设计力敏传感器原型，并系统研究了激励场（磁场或应力场）、激励频率对敏感特性的影响，为块体非晶合金作为敏感材料的实际应用奠定良好的技术基础。