低磁導(dǎo)率鈷基非晶軟磁合金的制備及性能研究.pdf

1、鈷基非晶合金由于具有高磁導(dǎo)率、低矯頑力、低損耗，優(yōu)異的耐磨性，良好的溫度穩(wěn)定性以及巨磁阻抗效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，而在電子、通訊等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，是磁放大器、共模電感、共模扼流圈等電子元件的良好材料。然而在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如有直流疊加，或在范圍較大的勵(lì)磁磁場(chǎng)下工作時(shí)，往往要求材料具有低的磁導(dǎo)率，因?yàn)榇艑?dǎo)率過高容易造成材料飽和而失效。因此，探索具有低磁導(dǎo)率和優(yōu)異軟磁性能的鈷基非晶合金具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文選擇了CoFe

2、SiBMn合金體系作為研究對(duì)象，研究了Fe元素添加及Si、B原子比對(duì)CoFeSiBMn非晶合金軟磁性能的影響。通過單輥快淬法制備了Co73-xFexSi14B9Mn4和Co71Fe2Si14-xB9+xMn4系列非晶合金，研究了飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力、磁導(dǎo)率、損耗等磁性能隨Fe以及Si、B相對(duì)含量的變化關(guān)系，確定了最佳的原子配比，在此基礎(chǔ)上探索了去應(yīng)力退火及磁場(chǎng)熱處理對(duì)其軟磁性能的影響，確立了最佳的熱處理工藝參數(shù)。
　　研究表明，

3、在Co73-xFexSi14B9Mn4合金體系中，隨Fe含量的增加，淬態(tài)合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大，矯頑力則呈先減小后增大的變化趨勢(shì)，而有效磁導(dǎo)率則出現(xiàn)了與矯頑力相反的變化規(guī)律。適量Fe元素的添加，不僅可以有效降低Co73-xFexSi14B9Mn4非晶合金的損耗，同時(shí)還改善了合金的高頻性能。Co71Fe2Si14B9Mn4非晶合金具有最佳的綜合軟磁性能，其中飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.88T，矯頑力1.29A/m，有效磁導(dǎo)率5360，0.2

4、T/20kHz及0.5T/20kHz條件下的損耗分別為36.8W/kg、126.8W/kg。
　　Si、B原子比對(duì)Co71Fe2Si14-xB9+xMn4非晶合金熱學(xué)性能有明顯的影響，隨著Si含量的減少，B含量的增加，Co71Fe2Si14-xB9+xMn4非晶合金的居里溫度明顯提高，初始晶化溫度則先升高而后降低，同時(shí)隨著B含量的增加，晶化峰由兩個(gè)逐漸變成一個(gè)，提高了合金的熱穩(wěn)定性。淬態(tài)Co71Fe2Si14-xB9+xMn4非晶

5、合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨B含量的增加而逐漸增大，矯頑力隨之先增大而后減小，有效磁導(dǎo)率隨成分的變化關(guān)系則與矯頑力相反，當(dāng)Si、B原子比接近1∶1時(shí)，Co71Fe2Si14-xB9+xMn4非晶合金的損耗值最高，而隨著B含量的進(jìn)一步提高，Co71Fe2Si14-xB9+xMn4非晶合金損耗值降低，并且合金具有更好的高頻性能。Co71Fe2Si9B14Mn4非晶合金具有最佳的的綜合軟磁性能，其中飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度0.96T，矯頑力1.21A/m，有

6、效磁導(dǎo)率5510，0.2T/20kHz和0.5T/20kHz條件下的損耗分別為34.8W/kg和119.9W/kg。
　　通過研究去應(yīng)力退火對(duì)合金矯頑力和磁導(dǎo)率的影響，確立的最佳去應(yīng)力退火溫度為415℃，保溫時(shí)間為5min。在此基礎(chǔ)上，研究了橫向磁場(chǎng)熱處理對(duì)Co71Fe2Si9B14Mn4非晶合金軟磁性能的影響。研究表明，橫向磁場(chǎng)熱處理能使合金的磁滯回線平伏化，有效降低磁導(dǎo)率，并使磁導(dǎo)率在1k-1MHz寬頻范圍內(nèi)趨于恒定。由此確立

7、了最佳的橫向磁場(chǎng)熱處理溫度為240℃、加磁電流強(qiáng)度為150A，加磁保溫時(shí)間為90min。研究了最佳磁場(chǎng)熱處理工藝條件下，CoFeSiBMn系列非晶合金軟磁性能隨Fe、Si、B含量的變化關(guān)系，制備了兼具低磁導(dǎo)率、低矯頑力的Co71Fe2Si9B14Mn4非晶合金，其中有效磁導(dǎo)率為2960，矯頑力為2.29A/m。同時(shí)，當(dāng)疊加325A/m的直流場(chǎng)時(shí)，該合金樣品依然可以保持91％的磁導(dǎo)率，具有良好的直流疊加性能。
　　本文針對(duì)軟磁材料在