FINEMET非晶合金中Cu作用的研究.pdf

1、組成為Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3的納米晶合金具有良好的軟磁性能，商業(yè)應(yīng)用中的被稱為“FINEMET”。含量較少的Cu和Nb在FINEMET非晶合金納米晶化過程中起到了重要作用。其中，Cu被認(rèn)為是促使納米晶形成的關(guān)鍵元素。為了探究Cu在晶化過程中的作用，我們用第一性原理分子動力學(xué)模擬方法對非晶態(tài)Cu5Fe95和Fe73.5Si9B13.5Cu1Nb3結(jié)構(gòu)分析函數(shù)和內(nèi)部的原子化學(xué)短程序進行了研究。進一步地，我們對非晶Fe78S

2、i9B13和Fe73.5Si9B13.5Cu1Nb3晶化過程中電阻的變化進行了研究。
　　通過第一性原理分子動力學(xué)對Fe73.5Si9B13.5Cu1Nb3結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，Cu-Si之間存在較強的相互作用，而Cu-Cu，Cu-Nb之間基本沒有相互作用，Cu最近鄰的Cu原子位于其第二配位層。對gFeSi(r)，gFeB(r)和gSiB(r)的分析表明以Cu原子為中心，主要存在于兩種原子團簇中:(FeSiCu)和(FeBCu)。對Cu周

3、圍化學(xué)短程序的分析表明，相對于隨機分布Cu原子傾向于吸引更多的Si原子，同時傾向于排斥B原子。然而，對Nb周圍化學(xué)短程序的分析表明，Nb周圍原子分布接近隨機。與Fe78Si9B13非晶合金相比，我們認(rèn)為Cu的加入促進了Si-B之間的分離趨勢，進而促使了FeSi和FeB團簇的分離。
　　通過對不同寬度的商用1K101非晶帶材（名義組成為Fe78Si9B13）電阻測試結(jié)果對比分析得知，在加熱過程中，1K101非晶帶的電阻變化可被劃分為

4、三個階段:從加熱開始到第一晶化階段開始之前，電阻隨溫度的升高而增加;之后電阻隨溫度的增加而減小，此溫度區(qū)間內(nèi)非晶帶發(fā)生了晶化，此晶化過程包括兩個階段;晶化階段完成后，電阻隨溫度的升高而增加。電阻變化所表征出的非晶帶材的晶化過程（各個晶化溫度表征點和晶化溫度區(qū)間）和DSC曲線所表征出來的相應(yīng)的晶化過程的信息在誤差范圍內(nèi)吻合較好。
　　通過對不同寬度的商用1K107非晶帶材（名義組成為Fe73.5Si9B13.5Cu1Nb3）測試結(jié)果

5、對比分析得知:此成分的非晶合金帶材在加熱過程中，電阻隨溫度的升高而增加，并沒有出現(xiàn)可以表征非晶晶化過程的電阻變化趨勢。對于此結(jié)果，我們目前還無法給出合理解釋。另外，對FINEMET型非晶帶材的加熱過程中電阻的測試并沒能如我們所預(yù)測的那樣表征出Cu團簇的有關(guān)信息。
　　為了探究合金體系中電阻變化與熱效應(yīng)之間的關(guān)系，我們建立了一個簡單的量化模型來描述合金體系中電阻率變化率和吸放熱速率之間的關(guān)系。通過對模型的分析，發(fā)現(xiàn)合金體系中電阻和熱