Đồ án kỹ năng tìm kiếm tài liệu : Tìm hiểu các loại vật liệu từ

Đề tài : Tìm hiểu vể các vật liệu từ Nhóm 2

Lớp Đ7LT Điện Công Nghiệp I

LỜI NÓI ĐẦU

Vật liệu từ đã được phát hiện cách đây hàng nghìn năm. Với những tính chất lý thú và kỳ

lạ của nó, cho đến nay, vật liệu từ vẫn là đối tượng được con người quan tâm tìm hiểu, nghiên

cứu và đưa vào ứng dụng.

Có thể dễ dàng nhận thấy các linh kiện từ tính được sử dụng trong các thiết bị, dụng cụ

quanh ta như: máy ghi âm, tivi, tủ lạnh, quạt máy, mô tô – xe máy, các bộ phận nhớ trong máy

tính điện tử, điện thoại, đồ chơi trẻ em…

Vật liệu từ không thể thiếu được trong các ngành công nghiệp điện (tạo điện năng, chuyển tải

điện, điều khiển tự động,…), công nghiệp thông tin liên lạc, công nghiệp chế tạo ôtô, tầu thủy,…

Với góc độ khoa khọc thuần túy, hiện tượng từ hiện diện từ thế giới vi mô (nguyên tử,

phân tử) đến thế giới vĩ mô (các thiên hà xa xôi). Ta cũng không quên là, trái đất là một nam

châm khổng lồ. Từ trường trái đất tác dụng lên mọi sinh vật, động vật và vật chất tồn tại trên nó.

Cho đến nay, các nhà khoa học đã lý giải được nhiều hiện tượng từ trên cơ sở lý thuyết cơ

học lượng tử và các lý thuyết có tính chất hiện tượng luận và bán thực nghiệm; các nhà công

nghệ đã chế tạo được nhiều loại vật liệu từ, kể cả vật liệu từ có kích thước nanomet với tính năng

cao hơn, kích thước nhỏ gọn hơn, thân thiện với môi trường hơn so với các “thế hệ” vật liệu từ

trước để đáp ứng đòi hỏi của phát triển kỹ thuật.

Vì những lẽ trên, Nhóm 1 đã tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu đề tài

“ Các loại vật liệu từ “

Chương I

1

Đề tài : Tìm hiểu vể các vật liệu từ Nhóm 2

Lớp Đ7LT Điện Công Nghiệp I

FINEMET

FINEMET là tên một loại vật liệu từ mềm thương phẩm có cấu trúc nanô dựa trên nền

hợp kim của sắt có công thức là Fe73,5Si13,5B9Nb3Cu1 (tỉ lệ phần trăm nguyên tử). Finemet là một

trong những vật liệu từ mềm tốt nhất. Hiện nay, Finemet là thương phẩm từ mềm được giữ bản

quyền bởi Hitachi Metals (Nhật Bản) và Metglas (Mỹ). Tên FINEMET là từ ghép của Fine

metal, do trong cấu trúc của FINEMET có chứa các hạt kim loại siêu mịn ở kích thước nano.

I. Cấu trúc và tính chất của FINEMET

Hình 1: Ứng dụng của Finemet

FINEMET lần đầu tiên được chế tạo và công bố bởi nhóm nghiên cứu của Y. Yoshizawa, S.

Oguma, K. Yamauchi (Phòng thí nghiệm Nghiên cứu các vật liệu từ và điện tử, Hitachi Metals,

Nhật Bản) vào năm 1988. Theo bài báo này, Finemet được rút ra từ hệ vật liệu nền sắt có công

thức chung là Fe74,5-xSi13,5B9Nb3Cux với x thay đổi từ 0 đến 1,5% tỉ phần nguyên tử, và thành phần

cho tính chất tốt nhất với x = 1,0 được phát triển mạnh trở thành thương phẩm và gọi tên là

FINEMET. Và FINEMET đã trở thành một vật liệu với tính từ mềm tuyệt vời với nhiều đặc tính

lý thú cả về mặt công nghệ cũng như ứng dụng.

1. Cấu trúc và cơ chế tạo tính từ mềm

2

Đề tài : Tìm hiểu vể các vật liệu từ Nhóm 2

Lớp Đ7LT Điện Công Nghiệp I

FINMET là hợp kim có cấu trúc nanomet với các hạt sắt từ mềm bbc-Fe(Si) (hạt Fe(Si) có

cấu trúc lập phương tâm khối) với tỉ phần khoảng 80% thể tích, và 20% còn lại là nền các ma

trận vô định hình bao quanh. Tính chất của hợp kim được tạo ra từ do sự tổ hợp tính chất của hai

pha tinh thể và vô định hình. Herzer là người đã lý giải thành công cơ chế về tính chất từ mềm

trong các hợp kim này:

• Dị hướng từ hiệu dụng

Trong hệ các hạt sắt từ siêu mịn, dị hướng từ tinh thể không còn mang giá trị như trong vật liệu

khối mà bị hiệu dụng hóa, tỉ lệ với lũy thừa bậc 6 của kích thước hạt:

và khi đó, lực kháng từ sẽ tỉ lệ thuận với bậc 6 của kích thước hạt:

Với:

K1 là hệ số từ tinh thể bậc 1 của vật liệu khối, D là kích thước hạt, Lex là độ dài tương tác

trao đổi. Tương tự, hệ số từ thẩm thì tỉ lệ nghịch với bậc 6 kích thước hạt. Vì thế, với các

hạt mịn 10-20 nm, lực kháng từ trở nên rất nhỏ còn từ thẩm thì trở thành rất lớn.

• Từ giảo bằng 0

Từ giảo của FINEMET được tạo ra nhờ tổ hợp từ giảo của hai pha: các hạt nano tinh thể bbc￾Fe(Si) với từ giảo bão hòa âm và pha vô định hình với từ giảo bão hòa dương. Ở tỉ phần hợp lý

của pha nano tinh thể (theo tính toán thì từ 78-82%) sẽ bù trừ từ giảo, tạo ra từ giảo hoàn toàn

bằng 0.

2. Tính chất của FINEMET

Hình 2

3