纳米晶磁芯恒定磁化速率磁性能参数

设计加工了一套可用于测量环形磁芯在8～12 T/s恒定磁化速率下脉冲性能的实验平台,该实验装置主要包括脉冲形成网络、放电开关、匹配负载及被测磁芯。基于该平台对国产的铁基纳米晶磁芯的磁化曲线进行了测试,得到了铁基纳米晶磁芯在200～300 ns范围内的损耗和非饱和脉冲导磁率。实验结果表明:铁基纳米晶磁芯的相对脉冲导磁率随着磁感应增量增大及工作脉宽减小而减小,磁芯损耗则逐渐增大。     

LTD用磁芯材料磁化特性实验研究

 通过比较测量磁化特性的几种方法，采用脉冲电容器快速放电方法，获取了ns级上升前沿的快脉冲，对高频响应比较好、适合于直线型脉冲变压器(LTD)的非晶态合金、硅钢带磁芯进行了快脉冲磁化特性实验。通过测试磁芯在快脉冲下初级电流和开路次级电压，获得了磁芯的磁滞回线；测出了它们在不同的磁感应强度随时间的变化率(dB/dt)时的相对磁导率。试验表明两种磁芯样品的相对磁导率随着dB/dt增大而减小，非晶态合金2605SA1样品磁环在dB/dt大于20 T/ms时，相对磁导率小于1 000，硅钢薄带磁芯在dB/dt大于4 T/ms时，相对磁导率小于1 000。     

Ni-Zn铁氧体的动态磁特性

设计并制作了基于没有附加磁芯复位电路的单级、双级磁脉冲压缩系统电路,用于测试Ni-Zn铁氧体磁芯在μs及亚μs级脉冲激励下的动态磁特性。磁芯的磁滞回线由测量到的磁开关两端电压和电流数据经计算得到,由磁滞回线可知磁芯在μs及亚μs级脉冲激励下的各种特性参数如饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矩形比、磁通密度跳变、矫顽力、饱和磁场强度及单位体积材料磁滞损耗;通过比较两块磁芯在μs及亚μs级脉冲激励下的各种动态磁特性参数可知:两块磁芯随激励脉冲宽度变窄磁芯磁性能有不同程度的下降,亚μs级脉冲激励下的矫顽力和单位体积材料磁滞损耗都比μs级脉冲激励下增大约3倍;饱和磁感应强度小、剩余磁感应强度大的Ni-Zn铁氧体磁芯动态磁特性性能优异,适合用于更窄脉冲的压缩电路中。     

快脉冲大尺寸非晶态磁芯研究进展

通过对带绕非晶态软磁合金磁芯片间绝缘技术的几种方法、磁场热处理技术以及绝缘封装技术的研究,实现了非晶态磁芯片间0.6~1.0μm厚SiO2绝缘涂层以及片间击穿电压不低于120 V直流;非晶态磁芯纵磁热处理剩磁比大于0.90,横磁热处理剩磁比小于0.20,且绝缘封装前后磁芯磁性能变化小于5%。通过对快脉冲条件下带绝缘涂层大尺寸带绕非晶态软磁合金磁芯的研究,测试获得了试验磁芯的脉冲磁导率以及磁通跳变,其中1 000 mm级铁基非晶磁芯在脉冲间隔500 ns、脉冲宽度120 ns三脉冲串条件下,磁通跳变达到了2.86 T。     

铁基纳米晶磁芯的脉冲磁化特性测量及其在磁开关中的应用

磁开关是重复频率脉冲功率系统可选的工作性能优越的开关器件之一。目前磁开关的仿真模型是基于伏秒积分的宏观特性建立起来的纯电路模型,未考虑磁芯饱和过程中磁芯特性的变化,仿真难以准确预测磁开关负载上的预脉冲,波形的前沿误差也较大。测试获得了快脉冲激励下的铁基纳米晶磁芯磁滞回线和初始磁化曲线,利用磁芯磁滞回线的关键参数,提取了脉冲激励下的磁芯J-A参数,用于定义多物理场中磁开关模型的磁芯特性。针对磁开关脉冲压缩电路,利用多物理场仿真软件COMSOL建立了磁脉冲压缩系统电路与磁开关电磁场的场路耦合仿真模型,计算磁脉冲压缩电路的输出波形,与实验结果对比,预脉冲幅值误差为2%,峰值误差为2%,前沿误差为5%,证明了建立的场路耦合仿真模型的有效性和准确性。     

快放电直线型变压器驱动源磁芯脉冲磁化特性

针对25 μm 2605TCA非晶涂层、25 μm 2605SA1非晶夹膜和50 μm DG6硅钢夹膜三种材料和工艺磁芯,对比研究了不同激磁条件下的磁化特性。结果表明:改变磁芯激磁条件,磁通密度变化量(ΔB)几乎不变,DG6硅钢夹膜磁芯和2605TCA非晶涂层磁芯ΔB均为3.1 T,2605SA1非晶夹膜磁芯ΔB仅为2.4 T;不同激磁条件下,相对磁导率变化较为明显,三种磁芯相对磁导率均随激磁特征参数的增加而迅速减小,当激磁特征参数由67 V/(cm2·ns)增加至129 V/(cm2·ns)时,2605SA1非晶夹膜磁芯最大相对磁导率由1800减小至1200,2605TCA非晶涂层磁芯最大相对磁导率由1100减小至400,相同激磁特征参数下2605TCA非晶涂层磁芯相对磁导率小于2605SA1非晶夹膜磁芯相对磁导率;DG6硅钢夹膜磁芯在快脉冲条件下磁化性能较差,最大相对磁导率仅为130。     

快放电直线型变压器驱动源磁芯脉冲损耗特性

建立了快脉冲磁芯损耗特性测试平台,对比研究了50 m的DG6硅钢和25 m的2605TCA非晶两种材料磁芯损耗特性;采用一种新的特征参量(磁芯单位面积上激磁电压陡度)来规范磁芯的激磁电压条件,使得实验结果与快放电直线型变压器驱动源实际工作条件下磁芯性能具有可比性;通过测量初级漏电流及次级开路电压,获得了相同激磁条件下两种磁芯等效损耗电阻的大小,50 m 的DG6硅钢磁芯损耗约为25 m的2605TCA非晶磁芯损耗的4倍;计算了两种材料磁芯总损耗中涡流损耗所占的比例,50 m的DG6硅钢磁芯涡流损耗占总损耗的75%,25 m的2605TCA非晶磁芯涡流损耗占总损耗的28%。     

高温超导环形螺旋导体的磁化损耗研究

针对高温超导线圈的基本结构单元环形螺旋导体，通过仿真计算分析其磁化损耗特性。首先通过实验和仿真验证了三维T-A法的可靠性，研究了不同的环中心圆半径、不同的圆管半径下磁化损耗特性。研究结果表明，随着环中心圆半径的增大，环形螺旋导体的磁化损耗逐渐增加；随着圆管半径的增大，环形螺旋导体的磁化损耗逐渐减小。     

固态脉冲功率驱动源主磁开关的特性

为了提高固态脉冲功率驱动源的工作性能,研究了使用磁开关作为主开关的关键参数。分析了磁芯体积、磁芯损耗以及饱和电感等关键参量对磁开关工作性能的影响。结果表明:对于选用的磁开关,当磁性高度为0.05 m时,磁开关的封装系数取得极大值;平均磁路长度大于1 m时,磁芯绕组的饱和电感变化缓慢。利用饱和波理论简要解释了磁芯饱和的物理过程,推导了磁开关输出脉冲上升时间因子表达式,结果表明:磁性材料厚度、电阻率以及磁芯内外层磁路长度差等参数是影响磁开关输出脉冲上升因子的重要因素。     

多脉冲励磁下铁氧体及非晶磁环的磁特性

感应脉冲加速器的磁芯通常为铁氧体或非晶材料,而感应腔磁芯在工作脉冲下的磁性能是决定感应加速脉冲波形好坏的重要因素。搭建了低压多脉冲实验平台对铁氧体和非晶小磁环分别进行MHz重复频率的多脉冲励磁,对励磁线圈上的电压电流波形进行监测,绘制了多脉冲励磁下磁环的磁化曲线,并结合含磁芯线圈动态电感量的递推公式计算出磁环在多脉冲励磁过程中磁导率的变化曲线;在高压三脉冲实验平台上对铁氧体磁芯和非晶磁芯实验感应腔进行了高压三脉冲实验,得到的磁芯多脉冲磁化规律与低压实验的结果一致。最后对两种磁环在多脉冲励磁下的磁性能差异进行了对比分析。     

GdFeCo磁光薄膜中RE-TM反铁磁耦合与激光感应超快磁化翻转动力学研究

使用飞秒时间分辨抽运-探测磁光克尔光谱技术,研究了激光加热GdFeCo磁光薄膜跨越铁磁补偿温度时稀土-过渡金属(RE-TM)反铁磁交换耦合行为和超快磁化翻转动力学. 实验观察到由于跨越铁磁补偿温度、净磁矩携带者交换而引起的磁化翻转反常克尔磁滞回线以及在同向外磁场下,反常回线上大于和小于矫顽力部分的饱和磁化强度不同,显示出GdFeCo中RE与TM之间的非完全刚性反铁磁耦合. 在含有Al导热底层的GdFeCo薄膜上观测到饱和磁场下激光感应磁化态翻转及再恢复的完整超快动力学过程. 与剩磁态的激光感应超快退磁化过 关键词： 补偿温度 磁化翻转 反铁磁耦合 GdFeCo     

稀释晶场对spin-1和spin-1/2混合自旋纳米管中 Blume-Capel模型磁化强度的研究

利用有效场理论研究了纳米管上稀释晶场中混合自旋Blume-Capel模型格点的磁化强度,得到了系统格点的磁化强度与稀释晶场取值概率、外磁场和晶场的关系.结果表明:取值概率、外磁场、交换相互作用和晶场强度等诸多因素相互竞争,使系统表现出比恒定晶场作用的Blume-Capel模型更为丰富的磁学特性;外磁场能够增大系统格点的磁化强度,导致系统的二级相变消失;负晶场的作用使系统发生一级相变;稀释晶场会抑制系统的磁化强度,导致其基态饱和值小于1.     

基于时空变换恒定磁化的起始磁化曲线推算方法

起始磁化曲线作为铁磁材料磁学特性的重要表征, 研究其获取方法具有重要意义. 现有方法采用随时间变化磁场作为激励磁场, 通过改变激励磁场大小, 逐步改变试件内的磁场及磁感应强度并进行测量以得到起始磁化曲线, 效率较低, 准备繁琐. 为此, 本文从基本的磁学物理定理出发, 提出一种基于时空变换的起始磁化曲线推算方法. 该方法以细长棒状试件或环形试件作为被测试件; 采用恒定磁化在被测试件内产生空间变化磁场作为激励磁场; 通过测量试件表面的磁场值来推算试件内磁场值, 从而获取铁磁材料起始磁化曲线. 直流线圈恒定磁化环形和棒状试件仿真实验验证了该方法的理论正确性. 进一步地, 考虑实际应用限制因素的推算结果表明了该方法在实际应用中是可行的, 可为探索新的起始磁化曲线测量方法提供理论指导.     

Preparation and characterization of flaky FeSiAl composite magnetic powder core coated with MnZn ferrite

The flattening of FeSiAl soft magnetic powder was achieved by ball milling process, and MnZn/FeSiAl composite magnetic powder core was prepared by press molding. The effect of different coating amount of MnZn ferrite on the soft magnetic properties of FeSiAl was studied. At the same time, the optimal stress-relieving annealing temperature of the composite magnetic powder core is revealed. The results showed that the addition of MnZn ferrite affected the magnetic properties such as saturation magnetization (Ms), initial permeability (μi) and power loss (Pcm) of FeSiAl soft magnetic. With the increase of MnZn ferrite addition content, the saturation magnetization of composites decreased gradually, and the magnetic permeability increased first and then decreased, and the loss decreased first and then increased. When the addition content of MnZn ferrite was 5%, the permeability reached the maximum, which was 28.1% higher than that of the pure FeSiAl magnetic powder core under the same conditions. At the same time, the loss was the lowest, which was 13.3% lower than the pure FeSiAl powder core under the same conditions. When the annealing temperature is around 650 °C, the magnetic powder core has the largest magnetic permeability and the lowest loss.     

稀释晶场对纳米管上Blume-Capel模型磁化性质的研究

利用有效场理论研究了纳米管上稀释晶场中Blume-Capel模型格点的磁化强度、内能、比热和自由能,得到了系统格点的磁化强度、内能、比热和自由能与温度和稀释晶场的关系.结果表明:稀释晶场取值概率和晶场强度等诸多因素相互竞争,使系统表现出比含恒定晶场作用的Blume-Capel模型更为丰富的磁学特性;稀释晶场会抑制系统格点的磁化强度,导致其基态饱和值小于1;温度较低时,系统格点的磁化强度表现出复杂性;晶场较强时,系统的内能、比热和自由能也呈现出不同的磁学性质.     

双模随机交错晶场对spin-1和spin-1/2混合自旋纳米管中Blume-Capel模型磁化强度的影响

利用有效场理论研究了纳米管上双模随机交错晶场中混合自旋Blume-Capel模型格点的平均磁化强度，得到了系统格点的平均磁化强度与双模随机晶场的取值概率、外磁场、晶场参数和晶场强度比值的关系.结果表明:取值概率、外磁场、交换相互作用、晶场强度比值和晶场强度等诸多因素相互竞争，使系统表现出比恒定晶场作用的Blume-Capel模型更为丰富的磁化现象;双模随机交错晶场会抑制系统的平均磁化强度，使其基态饱和值小于5/6;外磁场导致系统的二级相变消失;一定条件下系统发生一级相变;系统的平均磁化强度呈现部分缺失和负值现象.     

Co-Ni/FeMn双层膜中磁化强度对交换偏置的影响

固定CoNiFeMn双层膜中反铁磁层的厚度,改变CoNi铁磁层的成分来调节磁化强度,从而研究铁磁层的饱和磁化强度对CoNiFeMn双层膜中交换偏置的影响.研究表明,CoNiFeMn界面的交换耦合能U不是一个常量,而是随(MFM)12的增加而线性增加.其原因是铁磁层磁矩通过界面相互作用在反铁磁层中形成的局域交换磁场,在磁场冷却时影响反铁磁层的自旋结构或磁畴结构及双层膜中的交换偏置 关键词： 交换偏置 磁化强度     

基于永磁恒定磁场激励的起始磁化曲线测量

现有起始磁化曲线测量系统需绕制励磁线圈和感应线圈,在线应用受限.为此,本文提出了一种基于永磁恒定磁场激励的起始磁化曲线测量原理并搭建了相应测量系统.该系统采用永磁磁化器作为激励磁源,以对称磁化方法在圆柱棒状构件上激励出随轴向位置变化的恒定磁场作为激励磁场;采用阵列霍尔探头测量构件表面不同提离下的轴向和法向磁感应强度;并基于多项式外推法和磁场高斯定理外推法,推算构件与空气分界面上的轴向和法向磁感应强度;进一步地,根据分界面上的磁感应强度获取构件的起始磁化曲线.系统测量结果表明,在永磁恒定磁场激励下,无须励磁线圈和感应线圈即可方便地获取棒状构件的起始磁化曲线,测量误差小于10%,测量误差标准差小于0.01,重复性较好.该系统可为便捷地在线测量棒状构件起始磁化曲线提供新途径.     

Chemical synthesis of self-assembled Ni nanoparticles and understanding of nonmagnetic layer inside their surface

To chemically synthesize mono-dispersed and self-assembled Ni nanoparticles, it was important to find the best combination of a Ni precursor and a ligand. Our Ni nanoparticles exhibited a face-centered cubic structure and superparamagnetism at room temperature. The value of saturation magnetization for our Ni nanoparticles was largely different from that of bulk Ni. Because of the relationship between the diameter and saturation magnetization per volume, the number of atoms composing the Ni nanoparticle was correlated with magnetization. This result indicated that a magnetic core/shell structure inside a Ni nanoparticle was produced. The nonmagnetic layer, as a magnetic shell of the core/shell structure, was created due to the low crystallinity of Ni nanoparticles and was composed of amorphous Ni‒O states. As a result, antiferromagnetic spins arrayed in the Ni‒O states were broken. Disordered spins were generated, which eventually decreased the total magnetization of the Ni nanoparticles.