鐵基非晶合金的結(jié)構(gòu)弛豫、晶化過程與磁性能研究.pdf

1、本文利用同步輻射X射線衍射技術(shù)、擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)技術(shù)，并結(jié)合反蒙特卡羅模擬法和Voronoi分形法，研究了Fe80Si9B11非晶合金在結(jié)構(gòu)弛豫過程中原子尺度和團(tuán)簇尺度上的結(jié)構(gòu)演變過程及其與磁性能變化之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)弛豫過程中Fe-Fe和Fe-Si平均近鄰配位數(shù)逐漸增加，而Fe-B平均近鄰配位數(shù)無明顯的變化，F(xiàn)e-Fe、Fe-Si、Fe-B之間的平均鍵長均減小，但Fe-Si鍵長的變化比Fe-B的變化更為顯著，這表明結(jié)構(gòu)弛豫過程中F

2、e80Si9B11非晶合金中的R2區(qū)(Fe-Si團(tuán)簇區(qū))比R1區(qū)(Fe-B團(tuán)簇區(qū))發(fā)生了更多的原子重排；以Fe原子為中心的主體團(tuán)簇類型基本不變，但低配位數(shù)的團(tuán)簇含量有下降趨勢，而高配位數(shù)的團(tuán)簇含量有上升趨勢，而且Fe周圍團(tuán)簇的平均體積逐漸增大。以Si原子和B原子為中心的主體團(tuán)簇類型在結(jié)構(gòu)弛豫過程中也基本不變，各團(tuán)簇含量發(fā)生一定的波動，但是沒有較為顯著的變化趨勢。結(jié)構(gòu)弛豫過程中，F(xiàn)e80Si9B11非晶合金的矯頑力在523K達(dá)到最小值，隨

3、后顯著增大，而飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在573K達(dá)到最大值，隨后降低。結(jié)構(gòu)弛豫過程中磁性能的變化與結(jié)構(gòu)演變之間關(guān)系密切：在結(jié)構(gòu)弛豫初期，其磁性能主要受內(nèi)應(yīng)力的釋放和幾何畸變的減小所影響，但是隨著結(jié)構(gòu)弛豫的繼續(xù)進(jìn)行，原子之間相關(guān)作用(如配位數(shù)、鍵長)對磁性能的影響效果顯著增強(qiáng)。
　　此外，本文從等溫晶化動力學(xué)和非等溫晶化動力學(xué)的角度研究了Fe81Si4B12Cu1P2合金晶化過程中的結(jié)構(gòu)演變過程及其與磁性能變化之間關(guān)系。對于淬態(tài)結(jié)構(gòu)中只含有小

4、于臨界形核尺寸的α-Fe團(tuán)簇的合金，由于晶化時(shí)原子不斷發(fā)生重排，引起了成分波動不斷增加，這個過程類似于“連鎖效應(yīng)”。晶化過程中形核率不斷增加，晶核在長大過程中的相互競爭以及“軟沖撞”，最終得到了晶粒細(xì)小、晶粒尺寸分布較窄的納米晶合金，該合金具有優(yōu)異的軟磁性能；對于淬態(tài)結(jié)構(gòu)中含有接近于臨界形核尺寸的α-Fe團(tuán)簇的合金，在晶化初級階段，這些團(tuán)簇在熱激活的驅(qū)動下越過形核能壘逐漸形核，并在隨后的晶化過程中長大為較大的納米晶粒，這些較大的晶粒降低