Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nb đến tính chất từ và hiệu ứng GMI trong hệ hợp kim finemet chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh (LV01433)

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc tới T.S Nguyễn Hữu Tình về sự chỉ bảo,
hướng dẫn tận tình của thầy trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS Nguyễn Huy Dân cùng các
cán bộ, nghiên cứu sinh, học viên cao học trong Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam. Tôi cũng gửi lời cảm ơn tới Thầy Phạm Văn Hào cùng
các cán bộ trong Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học và Ứng dụng công nghệ
Trường đại học sư phạm Hà Nội 2, đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi tiến hành thí nghiệm
khi thực hiện luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tới tất cả những người thân yêu trong gia đình
cùng bạn bè đã cổ vũ, động viên tôi rất nhiều về vật chất và tinh thần trong thời gian
thực hiện luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn!











BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

TRƯƠNG TUẤN ANH


NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG Nb
ĐẾN TÍNH CHẤT TỪ VÀ HIỆU ỨNG GMI, TRONG
HỆ HỢP KIM FINEMET CHẾ TẠO BẰNG CÔNG
NGHỆ NGUỘI NHANH


Chuyên ngành: Vật lí chất rắn
Mã số: 60 44 01 04


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hữu Tình



HÀ NỘI - 2014

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc tới T.S Nguyễn Hữu Tình về sự chỉ bảo,
hướng dẫn tận tình của thầy trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS Nguyễn Huy Dân cùng các
cán bộ, nghiên cứu sinh, học viên cao học trong Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam. Tôi cũng gửi lời cảm ơn tới Thầy Phạm Văn Hào cùng
các cán bộ trong Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học và Ứng dụng công nghệ

Trường đại học sư phạm Hà Nội 2, đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi tiến hành thí nghiệm
khi thực hiện luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tới tất cả những người thân yêu trong gia đình
cùng bạn bè đã cổ vũ, động viên tôi rất nhiều về vật chất và tinh thần trong thời gian
thực hiện luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn!















LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi
sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích
dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn

1


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 9
NỘI DUNG 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ FINEMET 11
VÀ HIỆU ỨNG TỪ TỔNG TRỞ KHỔNG LỒ (GMI) 11

1.1 Vật liệu từ mềm nano tinh thể 11
1.1.1 Cấu trúc nano tinh thể 11
1.1.2 Các tính chất từ của vật liệu từ nano 12
1.1.3 Ảnh hưởng của thành phần các nguyên tố và quá trình xử lý nhiệt lên
tính chất từ của hệ vật liệu Fe – Cu – Nb – Si –B 15
1.2 Hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ (GMI) 17
1.2.1 Giới thiệu về hiệu ứng GMI 17
1.2.2 Cấu trúc đômen của vật dẫn từ tổng trở 19
1.2.3 Mô hình giải thích hiệu ứng tổng trở khổng lồ- GMI 22
1.3 Ảnh hưởng của thông số đo đến tỷ số GMI 27
1.3.1 Cường độ dòng điện chạy qua mẫu 27
1.3.2 Tần số dòng đo 27
1.3.3 Nhiệt độ đo 28
1.4. Công nghệ nguội nhanh 29
1.4.1 Các phương pháp nguội nhanh chế tạo vật liệu dưới dạng băng mỏng 30
1.4.2 Tốc độ nguội của hợp kim nóng chảy 30
1.4.3 Tốc độ nguội tới hạn 32
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 35
2.1. Chế tạo mẫu hợp kim 36
2.1.1. Công nghệ chế tạo các vật liệu có cấu trúc vô định hình bằng thiết bị
nguội nhanh đơn trục 36
2.1.1.1. Tạo hợp kim ban đầu 37
2.1.1.2 Phun hợp kim nóng chảy tạo vật liệu ở dạng băng mỏng 40
2


2.1.2 Kỹ thuật gia công mẫu 41
2.1.3 Xử lý nhiệt bằng lò ủ nhiệt 41
2.2. Phương pháp phân tích 42
2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X – XRD (X ray diffraction) 42

2.2.2 Phương pháp phân tích hiển vi điện tử quét và phương pháp tán sắc
năng lượng tia X (EDX) 44
2.2.3 Phương pháp quét phân tích nhiệt vi sai (DSC) 45
2.2.4 Phương pháp đo từ tổng trở 47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48
3.1. Nghiên cứu cấu trúc của hợp kim Fe
76.5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13.5
B
9
48
3.2. Nghiên cứu tính chất từ của hợp kim Fe
76,5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B
9
55
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Nb đến tính chất từ của hợp
kim Fe
76,5-x

Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B
9
56
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ủ nhiệt đến tính chất từ của hợp
kim Fe
76,5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B
9
59
3.3. Nghiên cứu hiệu ứng GMI trên hệ hợp kim Fe
76,5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B

9
63
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Nb trong hợp kim đến tỷ số
GMIr của hợp kim Fe
76.5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13.5
B
9
63
KẾT LUẬN 65
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 66









3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

I. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
B
r

:
Cảm ứng từ dư

s
:
Từ giảo bão hòa

:
Năng lượng của mỗi đơn vị diện tích trên vách đômen

:
Độ dày vách đômen

0

:
Độ từ thẩm của chân không
D
:
Hệ số khử từ
E
k

:
Năng lượng dị hướng từ tinh thể
H

c

:
Lực kháng từ
H
n
:
Trường tạo mầm đảo từ
H
CR
:
Số hạng trường tinh thể
H
ex
:
Số hạng trường trao đổi hoạt động trên các mômen đất hiếm
H
ext
:
Từ trường ngoài
H
in
:

Trường nội tại
I
r
, J
r
, M

r
:
Từ độ dư
k
B
:

Hằng số Boltzmann
m
r
:
Từ độ rút gọn
M
S

:
Từ độ bão hòa
N
:
Hệ số khử từ
R
C

:
Tốc độ nguội tới hạn
S
:
Spin của nguyên tử kim loại chuyển tiếp
S
v

:
Hệ số nhớt của vật liệu
T
a

:
Nhiệt độ ủ
T
C
:
Nhiệt độ Curie
T
Rt

:
Nhiệt độ Curie gây bởi tương tác đất hiếm và kim loại chuyển tiếp
T
m

:
Nhiệt độ nóng chảy
T
g

:
Nhiệt độ thủy tinh hóa
t
a
:

Thời gian ủ nhiệt


4


II. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
GMI
: Giant Magneto Impedan
Hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ
GMIr
: Giant Magneto Impedan ratio
Tỷ số từ tổng trở khổng lồ
L
:
Lỏng
LQN
:
Lỏng quá nguội
RE
:
Đất hiếm
SAED
:
Nhiễu xạ điện tử vùng chọn lọc
TEM
:
Kính hiển vi điện tử truyền qua
TM
:

Kim loại chuyển tiếp
T-T-T
:
Giản đồ nhiệt độ - thời gian - chuyển pha
VĐH
:
Vô định hình
VLTC
:
Vật liệu từ cứng
VSM
:
Hệ từ kế mẫu rung
XRD
:
Nhiễu xạ tia X

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Cấu trúc vật liệu từ mềm nano tinh thể FeCuNbSiB.
Hình 1.2 Dị hướng từ tinh thể K giảm 3 bậc khi D<L
0
.
Hình 1.3 Vật liệu Fe-Cu-Nb-B-Si, ủ tại 550
0
C, 15 ph. Ảnh TEM, kỹ thuật trường tối
và nhiễu xạ điện tử khẳng định cấu trúc nano, đa pha của mẫu.
Hình 1.4 Tổng trở của dây dẫn có từ tính

Hình 1.5 Mối liên hệ giữa độ từ thẩm và độ thấm sâu bề mặt với từ trường ngoài
Hình1.6 Mô hình đơn giản của domain lõi vỏ
Hình 1.7 Cấu trúc domain trong lõi và vỏ
Hình 1.8 Cấu trúc domain của dây vô định hình nền Co khi có dòng xoay chiều và
từ trường một chiều
Hình1.9. Mô hình tính toán giải thích hiệu ứng tổng trở khổng lồ
Hình 1.10 Hình dạng đường cong GMI có hiện tượng tách đỉnh
Hình 1.11 Mô hình dị hướng giải thích hiện tượng tách đỉnh
Hình 1.12 Đồ thị

t
theo h ứng với các giá trị

K
khác nhau
Hình 1.13 Tỷ số GMIr của băng vô định hình nền Co theo cường độ dòng điện.
Hình 1.14 Tỷ số GMIr của băng nano tinh thể Fe
71
Al
2
Si
14
B
8,5
Cu
1
Nb
3,5
phụ thuộc
tần số.

Hình 1.15 Tỷ số GMIr đo ở tần số 4 MHz, nhiệt độ thay đổi từ 10K đến 300K của
băng vô định hình Co
69
Fe
4,5
Cu
1,5
Si
10
B
15
chưa ủ (a) và ủ ở 350
0
C (b).
Hình 1.16 Một số phương pháp chế tạo vật liệu dạng băng mỏng từ thể lỏng [3]
a/ Phương pháp ly tâm; b/ Phương pháp đơn trục; c/ Phương pháp hai
trục.
Hình 1.17 Quá trình truyền nhiệt.
Hình 1.18 Hợp kim một nguyên, đường 1, 2 và 3 ứng với tốc độ nguội khác nhau
[3].
Hình 2.1 Hệ phun băng nguội nhanh trong chân không.
Hình 2.2 Sơ đồ khối của hệ nấu hồ quang và đúc mẫu.
6


Hình 2.3 (a) Ảnh hệ nấu hợp kim hồ quang: (1) máy chân không, (2) buồng nấu, (3)
tủ điều khiển, (4) bình khí trơ (Ar hay Ni), (5) nguồn điện, (b) Ảnh bên
trong buồng nấu: (6) cần điện cực, (7) nồi, (8) cần lật mẫu.
Hình 2.4 Sơ đồ lò ủ nhiệt chân không.
Hình 2.5 Sơ đồ minh họa nguyên lý hoạt động của phương pháp đo nhiễu xạ tia X.

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử quét SEM.
Hình 2.7 a) là sơ đồ cung cung cấp nhiệt của DSC loại thông lượng nhiệt; b) là
loại bổ chính công suất.
Hình 2.8 Sơ đồ khối hệ đo GMI.
Hình 3.1 Ảnh chụp bề mặt băng và giản đồ EDX của mẫu N2.
Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Fe
76,5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B
9
vừa chế tạo
xong.
Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Fe
76,5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B
9
sau khi ủ 15
phút trong nhiệt độ 540
0

C

Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu N
0
ủ 15 phút ở nhiệt độ 540
0
C.
Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe
73,5
Cu
1
Nb
3
Si
13,5
B
9
ủ ở nhiệt độ 540
0
C
với thời gian ủ khác nhau.
Hình 3.6 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe
73,5
Cu
1
Nb
3
Si
13,5
B

9
ủ trong 15 phút ở
các nhiệt độ ủ khác nhau.
Hình 3.7 Đường cong từ hóa của mẫu chưa ủ.
Hình 3.8 Sự phụ thuộc của Hc vào hàm lượng Nb mẫu chưa ủ.
Hình 3.9 Sự phụ thuộc của từ độ bão hòa M
s
vào hàm lượng Nb mẫu chưa ủ.
Hình 3.10 Sự phụ thuộc của từ độ dư M
r
vào hàm lượng Nb mẫu chưa ủ.
Hình 3.11 Đường cong từ hóa của mẫu Finmet ủ ở nhiệt độ 540
0
C.
Hình 3.12 Sự phụ thuộc của Hc vào hàm lượng Nb mẫu ủ ở nhiệt độ 540
0
C.
Hình 3.13 Sự phụ thuộc của từ độ bão hòa M
s
vào hàm lượng Nb mẫu ủ ở 540
0
C.
Hình 3.14 Sự phụ thuộc của từ độ dư M
r
vào hàm lượng Nb mẫu ủ ở 540
0
C.
Hình 3.15 Đường cong từ hóa của mẫu N
3
ủ ở 540

0
C.
Hình 3.16 Sự phụ thuộc của từ độ bão hòa M
s
vào thời gian ủ mẫu.
7


Hình 3.17 Sự phụ thuộc của lực kháng từ Hc vào thời gian ủ mẫu.
Hình 3.18 Sự phụ thuộc của lực kháng từ Hc vào thời gian ủ mẫu.
Hình 3.19 Khảo sát hiệu ứng GMI (tần số 4 MHz) của các mẫu chưa ủ.
Hình 3.20 Khảo sát hiệu ứng GMI (tần số 6 MHz) của các mẫu chưa ủ.
Hình 3.21 Khảo sát hiệu ứng GMI (tần số 10 MHz) của các mẫu chưa ủ.
Hình 3.22 So sánh tỷ số GMI cực đại theo hàm lượng Nb với các mẫu chưa ủ.
Hình 3.23 Khảo sát hiệu ứng GMI (tần số 6 MHz) của mẫu N
3
ủ 540
0
C.
Hình 3.24 So sánh tỷ số GMI cực đại theo hàm lượng Nb với các mẫu ủ 540
0
C.
Hình 3.25 Khảo sát hiệu ứng GMI (tần số 6 MHz, 15 phút) theo nhiệt độ ủ mẫu N
3
.
Hình 3.26 Tỷ số GMI cực đại theo nhiệt độ ủ mẫu với thời gian ủ 15 phút.
Hình 3.27 Khảo sát hiệu ứng GMI (tần số 6 MHz) của mẫu N
3
ủ 540
0

C.
Hình 3.28 Tỷ số GMI cực đại theo thời gian ủ mẫu (nhiệt độ ủ: 540
0
C).




















8


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Vận tốc nguội tới hạn R
C

trong quá trình vô định hình hợp kim
Bảng 2.1 Hệ hợp kim nền sắt – Finemet
Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả đo EDX của các mẫu Finemet
Bảng 3.2 Sự thay đổi kích thước hạt theo nhiệt độ và thời gian ủ với mẫu N
3
Bảng 3.3 Nhiệt độ chuyển pha của các mẫu theo hàm lượng Nb
Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả đo VSM của các mẫu chưa ủ
Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả đo VSM của các mẫu ủ ở 540
0
C trong 15 phút
Bảng 3.6 Kết quả khảo sát từ của mẫu N
3
(Fe
76,5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B
9
) ủ trong 15 phút
theo nhiệt độ ủ.
Bảng 3.7 Kết quả khảo sát từ của mẫu N
3
(Fe
76,5-x
Cu
1

Nb
x
Si
13,5
B
9
) ủ ở nhiệt độ
540
0
C theo thời gian ủ.















9


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Finemet là tên một loại vật liệu từ mềm thương phẩm có cấu trúc nanô dựa
trên nền hợp kim của sắt. 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.
Dây dẫn từ tính làm bằng băng finemet vốn có từ thẩm  rất cao. Dưới tác
động của từ trường ngoài H,  thay đổi mạnh làm cho độ thấm bề mặt  thay đổi
mạnh dẫn đến sự thay đổi mạnh của tổng trở Z của dây dẫn. Trong trường hợp đó
người ta dùng thuật ngữ tổng trở khổng lồ Giant Magneto - Impedance (GMI) và
đặc trưng bởi tỷ số GMI (hoặc GMIr). Muốn nhận được tỷ số tổng trở GMIr cao,
dây dẫn từ tính phải có từ thẩm  cao hay nói cách khác dây dẫn phải là vật liệu có
tính từ mềm tốt.
Như chúng ta đã biết vật liệu từ finemet là vật liệu có tính từ mềm rất tốt.
Trong vật liệu từ finemet, khi hàm lượng của các nguyên tố hợp phần thay đổi thì
cấu trúc và tính chất của hợp kim cũng thay đổi. Mỗi nguyên tố trong hợp phần có
vai trò và ảnh hưởng khác nhau đến cấu trúc vi mô của vật liệu. Trong đó B đóng
vai trò làm ổn định nền vô định hình và làm giảm lượng pha  - Fe khi nồng độ của
nó tăng lên. Si làm ảnh hưởng đến dị hướng từ tinh thể và từ giảo của vật liệu. Cu
đóng vai trò tạo mầm kết tinh của pha tinh thể, còn Nb đóng vai trò kìm hãm sự
phát triển của hạt tinh thể. Ảnh hưởng của tỷ phần các nguyên tố lên tính chất từ và
hiệu ứng GMI đang được nghiên cứu một cách triệt để. Với lý do trên tôi quyết định
chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Nb đến tính chất từ và hiệu
ứng GMI trong hệ hợp kim finemet chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ - GMI.
- Tìm công nghệ chế tạo vật liệu finemet phù hợp nhất.
10


- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt và hàm lượng Nb để hiệu ứng

từ tổng trở khổng lồ (GMI) đạt cao nhất.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Chế tạo mẫu vật liệu finemet bằng công nghệ nguội nhanh.
- Nghiên cứu cấu trúc, tính chất từ của các mẫu đã được chế tạo.
- Khảo sát hiệu ứng GMI trên các mẫu đã được chế tạo.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Hệ vật liệu Fe
76.5-x
Cu
1
Nb
x
Si
13.5
B
9
trong đó thành phần Nb thay đổi với x =
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
5. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng công nghệ nguội nhanh để chế tạo hợp kim VĐH rồi xử lý nhiệt
trong môi trường khí bảo vệ để tạo ra cấu trúc nano đa pha, sau đó sử dụng các
phương pháp đo thích hợp để xác định các thông số cấu trúc, tính chất từ cũng như
khảo sát hiệu ứng GMI của mẫu vật liệu.
6. Giả thuyết khoa học
Đề xuất hướng ứng dụng của vật liệu này trong kỹ thuật và đời sống.

11


NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ FINEMET
VÀ HIỆU ỨNG TỪ TỔNG TRỞ KHỔNG LỒ (GMI)
1.1 Vật liệu từ mềm nano tinh thể
1.1.1 Cấu trúc nano tinh thể
Có nhiều cách khác nhau để chế tạo vật liệu từ có cấu trúc nano, đơn pha
hoặc đa pha như: nghiền cơ, lắng đọng hóa học hay tái kết tinh từ trạng thái vô định
hình. Khi hợp kim vô định hình được xử lý nhiệt (ủ nhiệt), thường xảy ra quá trình
tái kết tinh tạo ra các pha tinh thể trên nền vô định hình. Nếu ta điều khiển được quá
trình tái kết tinh để có thể nhận được các pha và kích thước hạt mong muốn, ta có
thể tạo được các hợp kim có cấu trúc nano tinh thể [2, 3].
Năm 1988, Yoshizawa, Ogunma và Yamauchi đã đánh dấu một bước ngoặt
lớn với sự ra đời của một loại vật liệu mới được đặt tên “Finemet” đó là các băng
được chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh sau đó được xử lý nhiệt để tạo cấu trúc
nano, là hợp kim của: Fe, Cu, Si, Bo, M, trong đó M là: Nb, Mo, W, … Nó được
Hình 1.1 Cấu trúc vật liệu từ mềm nano tinh thể FeCuNbSiB.
b)
Bcc
Fe

1-x
Si
x
Cu

(Fe
1-y
Nb
y
)
2
B
Nền VĐH
12


cho là gồm các hạt tinh thể α – Fe(Si) siêu mịn (10 – 15 nm) được phân bố trong
nền vô định hình còn dư[19]. Loại vật liệu này có tính từ mềm rất tốt, từ đó quyết
định các tính chất vật lý, các hiệu ứng khác của hệ vật liệu này. Xét với hệ vật liệu
Fe – Cu – Nb – B – Si, có các đặc trưng về cấu trúc được mô tả như trên hình 1.1.
Hệ vật liệu này, theo [2, 5] chủ yếu được cấu tạo bởi hai pha: “hạt” tinh thể α
– Fe(Si) và nền vô định hình dư với công thức hỗn hợp có dạng (Fe
1-y
Nb
y
)
2
B. Với
các hệ giàu Cu, còn quan sát thấy các đám nhỏ giàu Cu.
1.1.2 Các tính chất từ của vật liệu từ nano

Một vật liệu từ đặt trong trường điện từ xoay chiều, trạng thái từ hoá luôn bị
đảo chiều. Lực kháng từ H
C
chính là từ trường cần để xoá đi một trạng thái từ hoá
trước khi thiết lập trạng thái từ hoá mới. Vì vậy tổn hao năng lượng do hiện tượng
từ trễ phụ thuộc vào lực kháng từ H
C
: Lực kháng từ H
C
càng nhỏ, đường từ trễ càng
hẹp, tổn hao năng lượng càng nhỏ. Vì vậy, đối với vật liệu từ mềm, đòi hỏi đầu tiên
là vật liệu phải có lực kháng từ H
C
nhỏ.
Lực kháng từ H
C
dựa trên lý thuyết dịch vách đômen và xoay véc tơ từ độ
được viết như sau:
S
INNc
S
I
S
b
S
I
K
a
C
H .

21
.
0
.
0
1
. 




(1.1)
K
1
:

dị hướng từ tinh thể, 
S
: hằng
số từ giảo, N
1,
N
2
hệ số khử từ, I
S
:Từ độ
Như vậy, để H
C
nhỏ, dị hướng từ
K

1
, từ giảo 
S
phải nhỏ và các hạt sắt từ có
dạng đều.
Cấu trúc vi mô của vật liệu finemet:
Dung dịch rắn đa nguyên tố Fe (75 % nguyên tử), Cu (1 % nguyên tử), Nb
(3 % nguyên tử), B, Si (20 % nguyên tử) được tạo ra nhờ kỹ thuật nguội nhanh.
Trong hợp kim với Fe, 1% và 3 % Cu và Nb vượt quá xa giới hạn hoà tan cân bằng,





D< 30 nm D> 50-100 nm
D
Hình 1.2 Dị hướng từ tinh thể K
giảm 3 bậc khi D<L
0
.
K
1
10kJ/m
3
4 J/m
3
13


vì vậy chúng có xu hướng tách ra khỏi Fe khi được nung nóng để tạo ra vùng giàu

Fe và bao quanh là vùng giàu Cu, Nb, B. Nhiệt độ kết tinh phụ thuộc mạnh vào
thành phần, vì vậy vùng giàu Fe có nhiệt độ kết tinh T
1
nhỏ hơn nhiệt độ kết tinh T
2

của vùng giàu Cu, Nb và B. Vì vậy nếu chọn nhiệt độ nung là T
a
sao cho T
1
<T
a
<
T
2
, thì quá trình kết tinh chỉ có thể xảy ra tại vùng giàu Fe, kết quả là tại đó xuất
hiện tinh thể lập phương tâm khối -Fe(Si), trong đó Fe và Si tạo thành siêu cấu
trúc (gần pha trật tự). Bao quanh hạt tinh thể -Fe(Si) này là vùng giàu Cu, Nb, B
gần với công thức hợp phức (Fe-Nb-Cu)
2
B với nhiệt độ kết tinh cao và vì vậy
không kết tinh, trạng thái vô định hình được giữ nguyên. Vì vậy tinh thể -Fe(Si) bị
bao bởi một lớp vô định hình, không thể phát triển được, kích thước của chúng bị
giới hạn trong vòng vài chục nano mét. Kết quả là, bằng cách kết tinh chọn lọc hợp
kim vô định hình bị phân huỷ tạo ra các hạt tinh thể -Fe(Si) kích thước nano met
và pha vô định hình còn dư, tức là tạo ra được cấu trúc nano-đa pha:
vô định hình  vô định hình (dư) + -Fe(Si)
Khi kích thước D của các hạt tinh thể giảm, biên giới giữa chúng tăng, lớp
biên giới đó cũng được coi như pha vô định hình dư. Như vậy, hạt tinh thể càng nhỏ
bao nhiêu thì pha tinh thể càng ít bấy nhiêu. Từ mô hình hình học có thể xác định

quan hệ giữa thể tích pha tinh
thể V
Fe
, kích thước hạt tinh
thể D và bề rộng lớp biên giới
hạt  như sau: V
Fe
1-3. /D
( coi bằng 1 nm, vài lớp
nguyên tử).
Lý thuyết dị hướng
ngẫu nhiên:
Khi các hạt tinh thể sắt
từ (-Fe) có kích thước D nhỏ
hơn chiều dài tương tác trao đổi sắt từ L
0
(A/K
1
)
1/2
(Đại lượng này cũng chính là bề
rộng vách đômen    L
0
, trong đó A 10
-11
J/m: độ cứng trao đổi, K
1
 8000 J/m
3
:

Hình 1.3 Vật liệu Fe-Cu-Nb-B-Si, ủ tại 550
0
C, 15 ph.
Ảnh TEM, kỹ thuật trường tối và nhiễu xạ điện tử
khẳng định cấu trúc nano, đa pha của mẫu.


-Fe particles
D~30 nm

-Fe(Si)

14


dị hướng từ tinh thể đối với Fe-20%Si), dưới ảnh hưởng của sự cạnh tranh giữa
tương tác trao đổi và dị hướng, các mô men từ không nhất thiết phải định hướng
theo phương dễ từ hoá của từng hạt tinh thể vốn sắp xếp ngẫu nhiên, mà có thể định
hướng song song nhau nhờ vào tương tác trao đổi và liên kết từ với nhau.
Dị hướng trung bình <K> của tập thể các hạt sắt từ N có thể viết dưới dạng:

3
0
1
;
L
K
KN
D
N





(1.2)
trong đó K
1
là dị hướng từ tinh thể của các hạt sắt từ riêng biệt, N là số lượng
hạt sắt từ có trong không gian tương tác trao đổi sắt từ L
0
, D: kích thước hạt sắt từ
(D < L
0
). Với dị hướng trung bình <K>, quãng đường tương tác trao đổi bằng: L
0
=
(A/K
1
)
1/2
, thay L
0
vào hai biểu thức trên, có:

44
66
11
33
;
C

SS
KK
K
K D H D
A J J A

   
(1.3)
Nếu D 10 nm, <K> giảm từ 8000 J/m
3
xuống

còn 4 J/m
3
. Khi đó lực kháng
từ H
C
và độ từ thẩm ban đầu µ
i
bằng:

2 2 3
46
0 0 1
1
SS
i
j J A
K K D





(1.4)
(J
S
: từ độ bão hoà). Như vậy, đối với cấu trúc nano, khi D < L
0
, lực kháng từ
H
C
phụ thuộc bậc 6 vào kích thước hạt H
C
 D
6
, khác hẳn với quy luật H
C
 1/ D đối
với các vật liệu từ mềm kinh điển.
Dị hướng đàn hồi:
Dị hướng từ đàn hồi K
a
gây nên do ứng suất cơ học  và hiện tượng từ giảo
(đặc trưng bởi hằng số từ giảo bão hoà λ
S
) gây nên, và bằng K
a
= 3/2.λ
S.
. Cũng

như dị hướng từ tinh thể K
1
, dị hướng đàn hồi K
a
làm tăng lực kháng từ H
C
, vì vậy
cần giảm chúng [7].
Vật liệu nano, đa pha bao gồm các hạt -Fe(Si) được bao bọc bởi pha vô
định hình còn dư. Hằng số từ giảo của pha vô định hình dư khoảng
6
10.20


am
S

và của pha -Fe(Si) khoảng
6
10.5


Fe
S

đối với thành phần Fe-20%Si. Từ giảo
15


tổng cộng của hỗn hợp hai pha đó với các hằng số từ giảo trái dấu nhau được biểu

diễn như sau:

. (1 ).
Fe am
Fe S Fe S
VV
  

  
(1.5)
Có thể triệt tiêu từ giảo tổng cộng
0


bằng cách thay đổi tỷ phần các
pha V
Fe
và V
am
. Thông thường, để từ giảo bằng không trong vật liệu nano hệ
finemet, pha tinh thể chiếm tới 90% thể tích. Kết quả này có thể ước lượng bằng
công thức trên V
Fe
 1-3. / D. Nếu D  30 nm,   1 nm, V
Fe
 0,9 (90%).
1.1.3 Ảnh hưởng của thành phần các nguyên tố và quá trình xử lý nhiệt lên
tính chất từ của hệ vật liệu Fe – Cu – Nb – Si –B
Kích thước hạt trung bình phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có các yếu tố
như nồng độ các chất, nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt. Các nghiên cứu cho thấy

lượng B, Nb, Cu hòa tan trong tinh thể α – Fe(Si) rất ít, ta có thể coi pha tinh thể chỉ
chứa Fe và Si. Theo các kết quả [19, 20], nồng độ Si ảnh hưởng đến nồng độ Si
trong pha tinh thể, ảnh hưởng đến hằng số mạng, nhiệt độ Curie. Các kết quả cho
thấy Si bão hòa trong hạt α – Fe(Si) khi nồng độ Si trong hợp kim đạt khoảng 20
at%. Kích thước trung bình của hạt α – Fe(Si) cũng tăng theo nồng độ Si. Ngoài ra
Si còn ảnh hưởng đến dị hướng từ tinh thể.
Nồng độ B, theo [2, 18] có tác dụng làm ổn định nền vô định hình. Tuy nhiên
khi xử lý nhiệt ở trên 600
o
C, dẫn đến kết tinh pha borit sắt, ảnh hưởng đến dị hướng
từ tinh thể và trực tiếp đến tính từ mềm của vật liệu do đó sẽ ảnh hưởng đến tỷ số
GMIr.
Các kết quả nghiên cứu về nồng độ Cu trong [2, 18, 19], cho thấy Cu đóng
vai trò cải thiện cơ tính của vật liệu, tạo mầm kết tinh. Tuy nhiên, nếu nồng độ Cu
lớn, sẽ tạo ra các đám giàu Cu, làm giảm tính chất từ của vật liệu, các kết quả cho
thấy nồng độ Cu tối ưu là 1 at%.
Vai trò của Nb trong hợp kim được [2, 18] khẳng định là cản trở sự kết tinh
của các hạt α – Fe(Si), nhờ đó mà các hạt mới được phân bố đồng đều và kích thước
hạt nhỏ, đạt cỡ nanomet. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, nếu nồng độ Nb lớn, sẽ
16


làm loãng pha sắt từ dẫn đến tính từ mềm kém đi. Ngoài ra nồng độ Nb cao cũng
gây ảnh hưởng mạnh đến nhiệt độ Curie của vật liệu.
Thành phần: Hạn chế kích thước hạt tinh thể là yêu cầu đầu tiên để vận hành
quy luật H
C


D

6
. Tuy nhiên cần lưu ý đến các yêu cầu khác nhằm đạt được tính chất
từ mềm tốt nhất, trong đó thành phần hợp kim luôn luôn là quan trọng. Thành phần
hợp kim trước tạo ra khả năng kết tinh chọn lọc trong đó pha vô định hình dư kìm
hãm sự phát triển của các hạt tinh thể. Tuy nhiên cần nhiều chi tiết sau đây cần được
lưu ý: Khi tăng hàm lượng Nb lên trên 4% có thể giảm kích thước hạt -Fe(Si) và
vì vậy giảm được dị hướng K. Tuy nhiên khi nồng độ Nb cao, pha vô định hình dư
sẽ chứa nhiều Nb và làm giảm nhiệt độ Curie của pha này và có thể biến pha vô
định hình dư thành pha thuận từ. Các hạt -Fe(Si) tương tác với nhau, ghép nối
nhau qua biên giới hạt, tức là qua lớp vô định hình dư. Pha vô định hình dư chứa
nhiều Nb là pha thuận từ sẽ cản trở sự liên kết đó và làm giảm tính từ mềm, mặc dù
kích thước hạt D < L
0
. Hàm lượng Si trong hợp kim làm thay đổi hằng số từ giảo.
Từ giảo trong hợp kim Fe-Si bằng không khi hàm lượng Si 16% nguyên tử.
Tuy nhiên để cho dị hướng từ tổng cộng (dị hướng từ tinh thể và dị hướng từ đàn
hồi) nhỏ nhất, người ta thường giảm hàm lượng Si trong hợp kim xuống còn 12%,
ngoài ra hàm lượng Si cao sẽ làm giảm độ cứng trao đổi và dẫn đến làm tăng dị
hướng K. Việc thay thế Fe bằng Co tuy không làm thay đổi kích thước hạt tinh thể,
song tính từ mềm của hợp kim Co sẽ kém hơn do dị hướng tinh thể của bản thân Co
là lớn.
Nhiệt độ kết tinh dưới 600
o
C không làm tăng kích thước hạt tinh thể -
Fe(Si), tuy nhiên tính chất từ mềm cũng kém đi do xuất hiện các pha có dị hướng
cao như Fe
2
B và Fe
3
B.

Kết quả của các công bố cho thấy ngoài phụ thuộc vào thành phần, nồng độ
các chất, tính chất từ của vật liệu phụ thuộc rất nhiều vào chế độ ủ nhiệt như thời
gian ủ, nhiệt độ ủ. Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng
17


đến tính chất từ mềm và do đó ảnh hưởng đến hiệu ứng GMI của hệ Fe
76,5-
x
Cu
1
Nb
x
Si
13,5
B
9
chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh.
1.2 Hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ (GMI)
1.2.1 Giới thiệu về hiệu ứng GMI
Khi cho dòng điện xoay chiều qua dây dẫn có từ tính, dòng điện này sẽ sinh
một từ trường biến thiên H
t
vuông góc với dây dân (hình 1.4). Từ thông sinh ra do
sự biến thiên của H
t
làm xuất hiện trong dây dẫn dòng điện i
’
cảm ứng có tác dụng
chống lại sự biến thiên của từ trường H

t
- tương
tự như tổng trở của mạch RLC. Mặt khác H
t
từ
hóa dây theo phương ngang làm xuất hiện độ từ
thẩm theo phương ngang 
t
. Khi ta đưa từ trường
ngoài H
ext
một chiều song song với trục của dây
dẫn thì từ trường này sẽ làm thay đổi quá trình từ
hoá theo phương ngang tức là thay đổi độ từ thẩm ngang 
t
là nguyên nhân ảnh
hưởng đến tổng trở của dây (làm giảm tổng trở).
Tổng trở của dây dẫn từ tính có dòng điện xoay chiều tần số  chạy qua dưới
tác dụng của từ trường ngoài một chiều H
ex
đặt dọc theo trục của dây được xác định
theo biểu thức sau [10]
Z= R
dc
kaJ
o
(k

)/2J
1

(k

) (1.6)
- R
dc
là điện trở của dây dẫn
-

là bán kính tròn của dây


là độ dày thấm sâu bề mặt
-J
0
và J
1
là các hàm Bessel, và k= (1+j)/


Tại tần số cao, (

k
>>1), biểu thức hàm Bessel được tính gần đúng cho
phép ta tính tổng trở dưới dạng sau:
Z=R + jX, (1.7)
Với
r
o
dc
RXR













2
(1.8)
i=I
o
e
i
t>>
H
t

Hình 1.4 Tổng trở của
dây dẫn có từ tính
i'
18


o


là độ dầy thấm sâu :



o
o
2

(1.9)
Từ (1.7) (1.8) (1.9) biến đổi ta có:
Z=(1+J )R
dc
(



r0
)
22
( 1.10)
Với

là điện trở suất và

là tần số góc của dòng điện xoay chiều đặt
vào dây dẫn.
Từ (1.10) thấy tổng trở của một dây dẫn có từ tính phụ thuộc vào: bản chất
của vật liệu làm dây dẫn ().,tần số góc của dòng điện đặt vào dây dẫn () , Độ dầy
thấm sâu bề mặt (


), độ từ thẩm
Như vậy đối với các vật dẫn phi từ   1, từ trường tác động lên độ thấm từ
gần như không đáng kể, có thể bỏ qua. Do do đó tổng trở của chúng chỉ thay đổi
theo tần số. Nhưng đối với các vật liệu từ mềm có độ từ thẩm rất lớn   10
6

(vô
định hình nền Co và nano tinh thể Fe), thì độ từ thẩm thay đổi mạnh theo từ trường
và tần số (=(H,)), kéo theo sự thay đổi mạnh tổng trở khi từ trường và tần số
thay đổi. Tuy nhiên tổng trở Z không chỉ cơ bản phụ thuộc tính chất từ của vật liệu
mà nó còn phụ thuộc vào
quá trình từ hóa động của
các domain trong dây dẫn
(quá trình dịch vách và
quay véc tơ từ độ). Đây là
yếu tố liên quan đến hình
dạng, kích thước hình học
của vật dẫn. Các kết quả
được công bố trong nước
và quốc tế cho thấy: Hiệu
ứng GMI được quan sát
thấy tốt nhất trong các vật
0


m

(m)
H
dc

(kOe)

m

a

m

H
ext
= 0
H
ext
0
Hình 1.5 Mối liên hệ giữa độ từ thẩm và độ thấm sâu
bề mặt với từ trường ngoài
19


liệu từ mềm vô định hình và nanô tinh thể có hệ số từ giảo gần như bằng 0.
Ngoài ra hiệu ứng GMI còn liên quan mật thiết đến hiệu ứng bề mặt khi tần
số cao. Khi đi sâu vào trong vật liệu một lớp  (độ thấm sâu), mật độ dòng điện
xoay chiều giảm đi e lần và có thể coi dòng điện chỉ tập trung ở chiều dày  trên bề
mặt dây dẫn. Độ thấm sâu  càng nhỏ (tần số cao) thì tức là dòng điện chỉ phân bố
trên một lớp rất mỏng ở bề mặt dây dẫn và dòng điện càng bị cản trở mạnh (tổng trở
lớn) và ngược lại. Bằng lý thuyết và thực nghiệm thấy  phụ thuộc vào tần số dòng
điện, tính chất từ của vật liệu làm dây dẫn và từ trưòng ngoài đặt vào vật dẫn theo
biểu thức sau:





o
o
2

(1.11)
Hình 1.5 và công thức (1.11) thể hiện mối tương quan giữa độ từ thẩm và độ
thấm sâu bề mặt với từ trường ngoài. Khi từ trường ngoài H
ext
tăng thì độ từ thẩm 
giảm dẫn tới độ thấm sâu bề mặt tăng và ngược lại. Như vậy cùng với sự có mặt của
từ trường ngoài H
ext
và từ trường ngang H
t
của dòng cao tần đã làm thay đổi quá
trình từ hoá vật dẫn từ mềm ( thay đổi và giảm khi tăng từ trường ngoài) và làm
thay đổi độ dầy thấm sâu của bề mặt . Như vậy khi có mặt từ trường ngoài H
ext
độ
thấm sâu  tăng mạnh tương ứng với tổng trở của vật dẫn giảm và xuất hiện hiệu
ứng tổng trở khổng lồ.
Nói tóm lại hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ (Giant Magneto - impedance
effect) là sự thay đổi mạnh tổng trở Z của vật dẫn có từ tính dưới tác dụng của từ
trường ngoài Hc và dòng điện cao tần có tần số . Cơ chế của hiệu ứng tổng trở
khổng lồ (GMI) có bản chất điện-từ và có thể giải thích bằng lý thuyết điện động
lực học cổ điển. Theo L.V.Panina bản chất điện từ của hiệu ứng tổng trở khổng lồ
(GMI) là sự kết hợp giữa hiệu ứng bề mặt và sự phụ thuộc của độ từ thẩm hiệu dụng
(


eff
) của dây dẫn vào từ trường.
1.2.2 Cấu trúc đômen của vật dẫn từ tổng trở
20


Hình 1.7 Cấu trúc domain trong lõi và vỏ
a/Cấu trúc domain nhọn đối song trong lõi
b/Sự phân bố cấu trúc domain trong lõi và vỏ của
dây

Như đã được đề cập ở trên, hiêu ứng từ tổng trở khổng lồ liên quan đến quá
trình từ hoá động của vật dẫn trong từ trường. Quá trình từ hoá này có mối liên hệ
mật thiết với cấu trúc từ vi mô của các vật dẫn từ. Theo các kết quả nghiên cứu, cấu
trúc từ vi mô của vật dẫn từ tổng trở phụ thuộc vào độ từ giảo và các ứng suất nội
cũng như bên ngoài tác động lên vật liệu.
a/ Mô hình cấu trúc domain khi không có từ trường ngoài
Trên hình 1.6 là mô hình
cấu trúc domain của vật dẫn dạng
dây. Có thể thể thấy có hai dạng
cấu trúc chính ứng với các vật
liệu có hằng số khác dấu. Cấu
trúc này bao gồm hai phần là lõi
và vỏ. Với vật liệu có hàng số từ
giảo dương (Hình 1.6 a), domain
lớp vỏ ngoài của dây là có dạng
xuyến tròn được gọi là domain
vòng. Domain vòng này làm xuất
hiện năng lượng khử từ, năng lượng này giảm dần theo chiều từ lớp bề mặt đi vào

lõi do các domain khép kín có trên bề mặt mẫu và trong lõi của dây. Do đó, các trục
dễ cũng nằm dọc theo trục của dây hoặc vuông góc với trục của dây. Vì vậy, các
momen từ sẽ tạo với trục của
dây một góc 0 hoặc 90
0
,
ngoại trừ vách domain. Hiện
tượng từ giảo âm là nguyên
nhân sinh ra cấu trúc domain
‘bamboo’ với trục dễ vòng.
Theo Kinoshita và các
cộng sự [11] khi có mặt ứng
suất kéo, sẽ có một trục ứng
Hình 1.6 Mô hình đơn giản của domain lõi vỏ
a, Quá trình từ giảo dương
b, quá trình từ giảo âm
21


H
DC

Domain lớp vỏ
Domain lõi
Dòng xoay chiều
i
ac

Hình 1.8 Cấu trúc domain của dây vô định hình nền Co khi có dòng xoay chiều
và từ trường một chiều

suất thay đổi dần từ dạng nén tại bề mặt thành dạng kéo ở lõi của dây. Liu và các
cộng sự cũng mô hình hoá quá trình làm nguội nhanh trong chế tạo vật dẫn dạng
dây. Các kết quả của nhóm này chỉ ra đối với dây đường kính 60µm thì ứng suất
dư ở dạng nén tại bề mặt dây ( ≈ 1200 MPa) khi giảm chiều sâu khoảng 20 µm thì
ứng suất dư dạng nén tiến đến 0, sau đó ứng suất dư dạng nén biến đổi thành ứng
suất dạng kéo và tăng dần giá trị lên khoảng 150MPa khi tiếp tục đi sâu vào trong
lõi của dây khoảng 10 µm .Cuối cùng thì giá trị ứng suất lại giảm dần về 0 tại lõi
của dây. Giá trị cơ bản của mô hình lõi-vỏ đã được xác nhận qua rất nhiều nghiên
cứu thực nghiệm và rất cần thiết trong qúa trình quan sát trực tiếp bề mặt domain.
Tuy nhiên, điểm khó khăn trong quá trình quan sát trực tiếp cấu trúc domain là chỉ
quan sát được cấu trúc domain trên bề mặt của dây (cả dây ban đầu và dây đã qua
xử lí), cấu trúc domain bên trong chỉ có thể được phỏng đoán.
Tuy nhiên có sự thay đổi một chút với các domain song song nhau ở lớp vỏ,
thành phần xoắn của từ độ trong lõi và sự phân bố của các trục dễ trong dây (hình
1.7)
b/ Quá trình từ hoá trong vật dẫn từ
Ở vùng tần số thấp quá trình dịch vách domain ở lớp vỏ chiếm ưu thế hơn
quá trình quay vec tơ từ độ ở domain lõi. Ở tần số cao quá trình dịch vách domain
bị dập tắt bởi dòng xoáy, do đó chỉ còn quá trình quay vectơ từ độ trong domain lõi
22


của dây dẫn dưới tác dụng của từ trường ngoài một chiều. Điều này được phân tích
chi tiết với mô hình lý thuyết giải thich hiệu ứng GMI được trình bày ở phần tiếp
theo sau.
1.2.3 Mô hình giải thích hiệu ứng tổng trở khổng lồ- GMI
Hiệu ứng tổng trở khổng lồ-GMI có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng
vật liệu từ vào khoa học kỹ thuật cũng như đời sống hàng ngày. Nên ngay sau khi
được tìm thấy vào năm 1994, có rất nhiều mô hình lý thuyết được đưa ra nhằm giải
thích cơ chế của hiệu ứng. Một số mô hình đã rất thành công, tuy nhiên, mỗi mô

hình chỉ phù hợp với mỗi dải tần số nhất định. Ví dụ mô hình dòng xoay chiều
dành cho dải tần f ~ 100kHz – 30MHz; mô hình domain cho dải tần f ~ 100kHz –
100MHz; mô hình điện từ cho dải tần f~ 10MHz – 10GHz; mô hình trao đổi độ dẫn
cho dải tần f ~ 10MHz – 10GHz . Trong đó có mô hình chỉ giải thích được nguồn
gốc của hiệu ứng GMI mà chưa nói lên được mối liên hệ giữa cấu trúc đômain, dị
hướng từ và tỷ số GMI.
Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn, một số mô hình toán học đã được
tìm thấy có dải tần phù hợp với dải tần nghiên cứu (lớn hơn 10 KHz) và dạng hình
học của vật liệu. Trong đó, mối quan hệ giữa cấu trúc domain và quá trình từ hóa
của chất sắt từ với độ từ thẩm ngang và tỷ số GMI được thể hiện. Đây là mô hình
của Squire [12] dành cho quá trình từ hóa và hiệu ứng từ giảo trong vật liệu từ mềm.
Mô hình này có thể
được sử dụng trong cả
vật dẫn có cấu trúc hình
trụ và vật dẫn có cấu
trúc phẳng (hai cấu trúc
này chỉ khác nhau về độ
lớn của năng lượng khử
từ ngang). Với dạng
hình trụ, trường khử từ

Hình 1.9 Mô hình tính toán giải thích hiệu ứng tổng trở
khổng lồ