Kỹ thuật chế tạo
Phương pháp thông dụng nhất để chế tạo FINEMET là kỹ thuật nguội nhanh. Công nghệ nguội nhanh được sử dụng để tạo ra các băng hợp kim vô định hình mỏng. Cấu trúc nano được tạo ra nhờ việc ủ nhiệt thích hợp trong môi trường chân không hoặc môi trường có sử dụng các khí trơ để bảo vệ hợp kim khỏi bị ôxy hóa. Quá trình ủ (thường sử dụng nhiệt độ từ 500oC đến 600oC với thời gian có thể kéo dài từ 30 phút đến 1 giờ) giúp cho việc tái kết tinh hợp kim vô định hình để tạo ra các hạt nano có cấu trúc tinh thể. Quá trình ủ có thể dẫn đến việc hợp kim bị già hóa và độ dẻo dai bị suy giảm. Ngoài ra, người ta có thể tạo trực tiếp cấu trúc nano ngay từ quá trình nguội nhanh bằng cách giảm tốc độ làm nguội và tạo ra quá trình kết tinh khi làm nguội. Tuy nhiên, kỹ thuật này thường khó điều khiển và giảm đi độ đồng nhất của cấu trúc.
Cải tiến từ FINEMET
FINEMET là hợp kim từ mềm đầu tiên sử dụng cấu trúc nano trên nền vô định hình và nhanh chóng được thương mại hóa nhờ những phẩm chất tuyệt vời. Từ sự xuất hiện của FINEMET, người ta đã cải tiến thành phần để tạo ra nhiều loại hợp kim từ mềm có cấu trúc nano với nhiều tính chất đặc biệt hơn:
• NANOPERM
Là hợp kim với các thành phần Fe-M-B với thành phần Fe có thể lên tới 64% nguyên tử, M có thể là Zr-Cu, Hf-Cu..., lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1998 theo công bố của nhóm A. Makino (Nhật Bản) [9] . NANOPERM có cảm ứng từ đặc biệt cao (vượt trên 1,5 T), có độ từ thẩm rất lớn (từ PERM trong cái tên
NANOPERM liên quan đến độ từ thẩm cao - PERMEABILITY) và có độ bền cơ học cao hơn FINEMET.
• HITPERM
Là hợp kim tương tự như NANOPERM, nhưng sử dụng một nửa là Co thay thế cho Fe nhờ đó nâng cao được nhiệt độ Curie lên rất lớn. Cái tên HITPERM có nghĩa là hợp kim có nhiệt độ Curie cao (trên 1000oC). Thành phần thương mại ban đầu của HITPERM là (Fe,Co)88Zr7B4Cu1, lần đầu tiên được tạo ra bởi nhóm nghiên cứu của M. A. Willard (Carnegie Mellon University, Hoa Kỳ)[10] . HITPERM có cấu tạo bởi các hạt nano của pha α-FeCo, nên có nhiệt độ Curie rất cao và cảm ứng từ bão hòa đặc biệt lớn (vượt trên 2 T) nên được sử dụng trong lõi dẫn từ của các động cơ phản lực - nơi đòi hỏi nhiệt độ làm việc rất cao.
Tài liệu tham khảo
[1] Nanocrystalline soft magnetic material FINEMET® (http://www.hitachi-metals.co.jp/e/prod/prod02/p02_21.html) [2] Finemet Products (http://www.metglas.com/products/page5_2_2.htm)
[3] Y. Yoshizawa, S. Oguma, and K. Yamauchi, New Fe-based soft magnetic alloys composed of ultrafine grain structure, J. Appl. Phys. 64, 6044 (1988). (http://link.aip.org/link/?JAPIAU/64/6044/1)
[4] M. E. McHenry, D. E. Laughlin, Nano-scale materials development for future magnetic applications, Acta Materialia 48 (2000) 223-238. (http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TW8-3YDG01N-F&_user=121723&_coverDate=01/01/2000& _alid=820500214&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_cdi=5556&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=1&_acct=C000009999& _version=1&_urlVersion=0&_userid=121723&md5=e9d13e87446db3218b739aa035bb6f5c)
[5] D.T.H. Gam, N.D. The, N.H. Hai, N. Chau, N.Q. Hoa, Md.S. Mahmud, Investigation of the nanocrystallization process and the magnetic properties pf Finemet-like Fe73.5Si17.5B5Nb3Cu1, J. Kor. Phys. Soc. 52 (2008) 1423-1426. (http://direct.bl.uk/bld/PlaceOrder. do?UIN=229722500&ETOC=RN&from=searchengine)
[6] F. Shahri, A. Beitollahi, S.G. Shabestari, M. Ghanaatshoar, M.M. Tehranchi, S.M. Mohseni, S.E. Roozmeh, N. Wanderka, F. Fiorillo,
Structural characterization and magnetoimpedance effect in amorphous and nanocrystalline AlGe-substituted FeSiBNbCu ribbons, J. Magn.
Magn. Mater. 312 (2007) 35-42. (http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleListURL&_method=list& _ArticleListID=820508247&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10& md5=40e0a8f83790b941e12a81e454af0e2d)
[7] M. Hauser, L. Kraus, P. Ripka, Giant magnetoimpedance sensors, IEEE Inst. Meas. Mag. 4 (2001) 28-32. (http://ieeexplore.ieee.org/xpl/ freeabs_all.jsp?tp=&arnumber=930983&isnumber=20136)
FINEMET 66 [8] Herzer, Grain size dependence of coercivity and permeability innanocrystalline ferromagnets, IEEE Trans. Magn. 26 (1990) 1397-1402.
(http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=104389)
[9] A. Makino, T. Bitoh, J.-I. Murakami, T. Hatanai, A. Inoue and T. Masumoto, Nanocrystalline soft magnetic Fe-M-B (M = Zr, Hf, Nb) alloys "NANOPERM" with high magnetic induction, J. Phys. IV France 08 (1998) Pr2-103-Pr2-106. (http://jp4.journaldephysique.org/articles/ jp4/abs/1998/02/jp4199808PR224/jp4199808PR224.html)
[10] M. A. Willard, M.-Q. Huang, D. E. Laughlin, M. E. McHenry, J. O. Cross, V. G. Harris, C. Franchetti, Magnetic properties of HITPERM (Fe, Co)88Zr7B4Cu1 magnets, J. Appl. Phys. 85, 4421 (1999). (http://link.aip.org/link/?JAPIAU/85/4421/1)
Xem thêm
• Vật liệu từ mềm • Permalloy
• Công nghệ nguội nhanh
Liên kết ngoài
• Metglas (http://www.metglas.com/index.asp)
• Hitachi Metals, Ltd (http://www.hitachi-metals.co.jp/e/index.html)