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《哈尔滨工业大学》 2010年
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铁镍梯度合金的地磁屏蔽行为研究

陈翔  
【摘要】: 为了应对国防和各类民用电子设备中磁敏元件对地磁屏蔽的要求,利用坡莫合金优异的磁场屏蔽特性,本文提出在常用的磁屏蔽材料DT4E表面扩散合金化生成坡莫合金的办法,制备出一种具有多层结构的铁镍梯度合金材料。并利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、震动样品磁强计(VSM)、高斯计等多种手段对其微观组织、软磁性能和地磁屏蔽性能进行了系统的研究,探讨了铁镍梯度合金材料宏观的三层结构和微观的无数多层结构在地磁屏蔽中的屏蔽机理问题。 铁镍梯度合金在宏观上具有三层结构,表现为两侧坡莫合金中间夹着一层DT4E电磁纯铁的三明治结构。铁镍梯度合金的微观组织观察表明,受到扩散规律的控制,两侧的坡莫合金在成分上按照扩散规律由表及里梯度分布;整个铁镍梯度合金表面层为γ-(Fe,Ni)固溶体相的细小等轴晶粒组织,铁镍界面附近为扩散引起的细晶组织,基体层为再结晶长大的铁素体晶粒组织。铁镍梯度合金表面合金化的程度受热处理工艺中1200oC保温时间的控制,铁镍梯度合金的矫顽力和饱和磁化强度与其表面合金化程度的关系不大,但是地磁屏蔽性能受表面合金化的影响较大。铁镍梯度合金的矫顽力约为0.8Oe,大小与基体DT4E相当,饱和磁化强度相对于基体下降了10-20%,而表面镍含量(原子百分数)为80%的铁镍梯度合金,经过600oC空冷的二次处理后,地磁屏蔽系数相对于基体DT4E提高了8倍。 采用Maxwell 2D有限元模拟和理论分析相结合的方法,研究了多层屏蔽结构在磁场屏蔽中的屏蔽机理,得到多层屏蔽结构的屏蔽系数计算公式,据此对多层屏蔽结构进行了结构优化。结果表明,多层屏蔽结构的屏蔽系数随屏蔽结构尺寸缩放而不会发生改变,并且对于特定厚度和特定材料构成的多层屏蔽结构存在优化的屏蔽结构尺寸和屏蔽结构层数,其中优化的屏蔽结构层数还会随多层屏蔽结构的总厚度与屏蔽材料的磁导率增加而阶梯式地增加。 对铁镍梯度合金中的多层结构进行分析,表明铁镍梯度合金对地磁的屏蔽作用主要是通过各成分层协同的并联分流作用来实现的,其多层结构对地磁屏蔽的作用很小。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG146.15

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【引证文献】
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【参考文献】
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