[发明专利]一种复合结构合金磁电材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合结构磁电材料的生产加工技术领域，特别是一种复合结构合金磁电材料的制备方法。

背景技术

磁电复合材料的磁电耦合是一种磁-力-电的转换效应，在交变磁场作用下，磁电复合材料中的磁致伸缩相产生动态应变，通过力的传递来驱动压电相产生受迫振动；在某一特定的交变磁场的频率下，磁电复合材料必然产生谐振现象，此时的交变磁场频率称为谐振频率；在谐振频率下，磁电复合材料往往得到比较大的磁电电压系数。

目前，在交变磁场频率1kHz-150kHz范围内，大多数磁电复合材料的磁电电压系数与频率的关系图中只出现一个或者两个谐振峰(即一个或者两个谐振频率)，而且每个谐振频率并不能单独调节；因此，在一定范围内，实现多谐振频率且谐振频率可调控对于磁电复合材料的传感器应用具有重大的现实意义。

目前常用的材料是建立在对天然材料原有性质的改进和提高上，但随着材料设计和制备水平的不断提高，对天然材料各种性质和功能的进一步改进的空间越来越小；基于这种现状，一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料产生，例如超材料；人们可以通过对材料各种层次的结构和关键物理尺度进行调制从而实现各种物理特性，获得自然界中在该层次或尺度上有序、无序、或者无结构的材料所不具备的物理性质；超材料的微结构主要是金属谐振环，但是由于导电损耗不适用于红外及光频段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种复合结构合金磁电材料及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种复合结构合金磁电材料，该磁电材料结构包括不同直径且具有同心圆结构的圆环层状第一基板及第二基板，第一基板与第二基板之间存在环状间隙，还包括磁电材料微球，微球设置于圆环层状第一基板及第二基板的中心位置，且微球与第二基板的中心环大小匹配；

第一基板与第二基板的内外表面均沉积有一层磁致伸缩材料且第一基板与第二基板之间通过导线相连，微球由介电材料和磁性材料按比例1-2:3-4混合制成；磁性材料位(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w，，制备步骤为：

A：将工业纯金属原料Fe、Co、Dy、Si和FeB合金，按(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w成分以原子百分含量称量配料，将称得的目标成分原料放入熔炼炉中，抽真空至2×10-3Pa，充入高纯氩气保护气体，调节电流至36-65A，采用电弧熔炼方法反复熔炼4-7次获得成分均匀的(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w合金锭子；

B：把(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w合金锭子去除氧化层后破碎成小块，并置于酒精中超声波清洗；

C：用小块(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w合金装入下端开口且直径为0.4-0.6mm圆形口的石英管中，抽取真空至4.0×10^-3Pa后，在甩带机炉腔内充入高纯氩气保护，采用高频感应线圈加热，调节电流为16-25A，感应温度为1200-1600℃；

熔炼2-3min后，从石英管上部吹入高纯氩气，使熔融材料液体由小孔中喷射到高速旋转的铜轮上快速甩出，其喷射的线速度为15-18m/s，制得宽度为2-3mm，厚度为40-50μm的磁性材料；本发明使用低廉的原料制备出具有磁场驱动马氏体相变效应的磁性材料，其显示磁场驱动马氏体相变效力的特征值dT/dH(单位磁场使相变温度移动的大小)可达到6.4K/T，这一数值与已有的造价较高的此类材料的驱动效率相当。