FePCu系納米晶軟磁合金的制備及性能研究.pdf

1、鐵基納米晶軟磁合金因兼具傳統(tǒng)軟磁材料高的飽和磁感應(yīng)強度和非晶軟磁材料高的磁導率、低的損耗等優(yōu)點,自問世以來一直是學術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點。近年來國內(nèi)外研究者致力于開發(fā)不含價格較昂貴的前過渡族元素(Nb、Zr等)的合金體系,旨在降低鐵基納米晶軟磁合金的成本。
　　本文充分利用 Fe-P二元合金相圖共晶點處組分具有較強的非晶形成能力的特點,首次制備出了Fe83P16Cu1三元非晶合金薄帶,并研究了其非晶軟磁性能、熱力學與晶化動力學特性

2、及退火過程中軟磁性能的變化情況。淬態(tài)Fe83P16Cu1非晶合金薄帶具有低的熱力學穩(wěn)定性,其α-Fe相晶化激活能為238 kJ/mol。Fe83P16Cu1非晶合金薄帶的退火溫度區(qū)間較窄,矯頑力的退火溫度敏感性較大。Fe83P16Cu1非晶合金薄帶在563 K保溫2 min得到晶粒尺寸約為18 nm的納米晶軟磁合金,其具有優(yōu)異的軟磁性能(矯頑力Hc=8.7 A/m,飽和磁感應(yīng)強度B8000=1.65 T)。
　　為了拓寬Fe83P

3、16Cu1非晶合金的退火溫度區(qū)間并提高合金的抗氧化能力,本文利用Si元素部分替換合金中的P。適量Si替換P可有效拓寬Fe83P16-xSixCu1合金的晶化退火溫度區(qū)間,降低Hc的退火溫度敏感性,提高退火過程的可控性。但當Si元素的替換量增加到4 at.％時,在淬態(tài)合金薄帶中出現(xiàn)了晶化的α-Fe(200)織構(gòu),織構(gòu)的存在惡化合金的軟磁性能。Fe83P13Si3Cu1非晶合金中α-Fe相的晶化激活能為253 kJ/mol,在593 K保溫

4、2 min晶化退火得到的鐵基納米晶軟磁合金的Hc為7.3 A/m、B8000為1.58 T。
　　為了進一步降低合金中的P含量,本文嘗試利用Si和C聯(lián)合替換P,并適當調(diào)整合金中Fe的含量。研究發(fā)現(xiàn)Fe80P9Si3C7Cu1合金具有較強的非晶形成能力和優(yōu)良的淬態(tài)軟磁性能。C和Si的聯(lián)合加入進一步擴大了合金的退火溫度區(qū)間并增加了非晶合金的晶化激活能。Fe80P9Si3C7Cu1非晶合金在653 K等溫退火2 min得到具有優(yōu)異軟磁性