鐵基非晶-納米晶合金磁性與晶化行為研究.pdf

1、Fe基非晶合金具有優(yōu)異力學(xué)性能、良好磁學(xué)性能和低廉成本等優(yōu)點(diǎn)，是目前非晶合金研究的重要方向之一，開發(fā)具有高玻璃形成能力(GFA)和優(yōu)異軟磁性能的Fe基非晶合金具有重要的理論意義和實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。本文采用熔體凈化法和單輥甩帶法相結(jié)合得到Fe-Nb-B三元以及(Fe，Co)-Nb-B多元非晶合金。采用X射線衍射(XRD)、差示掃描量熱(DSC)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、四探針測(cè)試等技術(shù)手段，測(cè)試合金的熱學(xué)性能、軟磁性能和電阻率。以此處公

2、式省略和此處公式省略合金為研究對(duì)象，揭示其GFA和軟磁性能與合金成分之間的關(guān)系。采用Co元素部分替換Fe元素制備此處公式省略非晶合金，揭示Co含量對(duì)合金GFA、軟磁性能和室溫電阻率的影響規(guī)律。并采用等溫退火法研究此處公式省略的晶化行為，研究合金晶化行為與退火溫度/時(shí)間之間的關(guān)系，開發(fā)出具有優(yōu)異綜合性能的Fe基非晶/納米晶合金。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了Fe-Nb-B三元非晶合金的玻璃形成能力、軟磁性能和室溫電阻率與合金成分

3、之間的規(guī)律性。對(duì)于此處公式省略合金，合金的GFA與熱穩(wěn)定性隨著B含量的增加而提高，此處公式省略合金的玻璃形成能力最佳，△T_x和T_x分別高達(dá)48K和864K；合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度M_s和矯頑力H_c分別為80～108 emu/g和0.03～7.76 Oe，其M_s隨著B含量的增加呈先增加后減小的規(guī)律。對(duì)于此處公式省略合金，增加B含量使得其晶化起始溫度T_x和過(guò)冷液相區(qū)△T_x分別由815K增加至852K和由12K增加至31K，合金的G

4、FA與熱穩(wěn)定性得以提高；隨著B含量由16at％增加到20at％，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度M_s先由126emu/g降低到122emu/g，而后又增加至139emu/g。Fe_94-xNb_6B_x和Fe_（97-χ）Nb_3B_χ合金的室溫電阻率分別為122～133 uΩcm和118～151uΩcm。⑵Co元素替代Fe元素使得此處公式省略合金的GFA和熱穩(wěn)定性呈先增加后減小的變化規(guī)律；當(dāng)x=O.45時(shí)，合金的玻璃形成能力最佳，此時(shí)其△T_x、T

5、_rg和γ分別達(dá)到最大值60K、O.538和0.377。合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨Co含量增加呈現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律，這與合金的原子磁矩密切相關(guān)。當(dāng)x=O.45時(shí)，合金的軟磁性能達(dá)到最佳，此時(shí)其M_s達(dá)到最大值140emu/g。Co元素的加入使得合金電阻率顯著降低，由124 uΩcm降低至70 uΩcm。研究表明，此處公式省略非晶合金玻璃形成能力的高低與其軟磁性能具有一致性，即高玻璃形成能力的非晶合金具有更優(yōu)異的軟磁性能；然而，合金室溫

6、電阻率的高低則與玻璃形成能力和軟磁性能的變化規(guī)律不一致。⑶等溫退火處理研究表明，不同Co成分的此處公式省略非晶合金首先從非晶基體上析出此處公式省略和此處公式省略相，而后由Fe_（23）B6相分解形成Fe_2B相，最終晶化產(chǎn)物為此處公式省略相。退火處理使得合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和矯頑力得以提高。當(dāng)Co含量x=0.45時(shí)，合金經(jīng)910K退火1200s后的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到180 emu/g、矯頑力為5.08 Oe，遠(yuǎn)高于淬火態(tài)合金的軟磁性能。

7、⑷非晶合金的軟磁性能與退火溫度和退火時(shí)間密切相關(guān)，通過(guò)制定合理的退火工藝可以精確控制析出相的種類、尺寸及分布特征，制備得到高性能的Fe基非晶/納米晶合金。退火溫度介于T_g～T_(x1)之間時(shí)，延長(zhǎng)退火時(shí)間使得此處公式省略非晶合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度M_s由113 emu/g緩慢增加至132emu/g，而其矯頑力對(duì)退火時(shí)間并不十分敏感。退火溫度T_a＞T_(x1)時(shí)，隨著退火時(shí)間的增加，此處公式省略合金的晶粒尺寸在30～60s極短時(shí)問(wèn)內(nèi)達(dá)到