FINEMET型軟磁合金的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和磁性研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)研究了FINEMET型軟磁合金的晶化動(dòng)力學(xué)和磁性,主要結(jié)果如下:
　　 利用標(biāo)準(zhǔn)的單輥甩帶技術(shù)在大氣環(huán)境下成功制備了Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox(x=1,2,3),Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xVx(x=1,2),Fe73.5-xCoxSi13.5B9Cu1Nb3(x=10,30,50)和Fe73.5Si13.5-xGexB9Cu1Nb3(x=3,6)非晶薄帶。利用差示掃描量熱法(D

2、SC)研究了非晶薄帶的晶化動(dòng)力學(xué)行為,實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):非晶薄帶的晶化特征溫度隨著升溫速率的增加而升高,表明非晶薄帶的晶化具有明顯的動(dòng)力學(xué)特征。分別采用Kissinger、Ozava和Augis-Bennett方法計(jì)算了非晶薄帶的晶化表觀激活能。利用JMA模型計(jì)算了表征非晶薄帶晶化過(guò)程中形核和長(zhǎng)大行為的局域Avrami因子n隨晶化分?jǐn)?shù)α的變化關(guān)系,從而確定了上述非晶薄帶一次晶化的機(jī)制為:隨著晶化過(guò)程的進(jìn)行,由擴(kuò)散控制的三維形核和晶粒生長(zhǎng)的整

3、體晶化,形核率逐漸減小過(guò)渡為一維形核和生長(zhǎng)的表面晶化,形核率近似為零。
　　 利用定制的單輥甩帶機(jī)在大氣環(huán)境下成功制備了寬度為10 mm,厚度約為0.03mm的Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb1Mo2和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb2V1非晶薄帶,饒制成環(huán)狀鐵芯樣品后在不同溫度下對(duì)其進(jìn)行晶化退火處理,然后測(cè)量其磁滯回線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),Fe73.5Si13.5BgCu1Nb1Mo2非晶薄帶樣品經(jīng)過(guò)470℃保溫45-m

4、in預(yù)退火處理,540℃保溫60min等溫晶化處理后獲得了最優(yōu)的磁性能,頻率為1 kHz下測(cè)得的磁性能數(shù)據(jù)為:Hm=199.1 A/m,Bs=0.4760 T,Hc=8.43 A/m,Ps=4.708 W/kg,Br=0.1908,μ=2.391 mH/m;Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb2V1非晶薄帶樣品經(jīng)過(guò)470℃保溫45-min預(yù)退火處理,545℃保溫60 min等溫晶化處理后獲得了最優(yōu)的磁性能,頻率為1kHz下測(cè)得的磁性能

5、數(shù)據(jù)為:Hm=197.88A/m,Bs=0.690 T,Hc=6.933 A/m,Ps=3.384 W/kg,Br=0.1678,疊片系數(shù)為0.63。通過(guò)磁性能的比較可以看出:Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb2V1鐵芯1 kHz頻率下的軟磁性能要優(yōu)于Fe73.5Si13.5B9Cu1NbiMo2鐵芯。
　　 利用550℃保溫60 min晶化退火處理后的Fe63.5Co10Si13.5B9Cu1Nb3薄帶樣品,對(duì)其進(jìn)行球磨、

6、篩分、包覆處理、冷壓成型和去應(yīng)力退火處理,制備成內(nèi)外徑尺寸分別為10min×20mm的環(huán)狀磁粉芯樣品。研究了粉末顆粒尺寸、粘結(jié)劑含量、壓制成型壓力和去應(yīng)力退火時(shí)間對(duì)Fe63.5Co10Si13.5B9Cu1Nb3納米晶磁粉芯的密度、有效磁導(dǎo)率以及品質(zhì)因子的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)其最佳制備工藝參數(shù)為:環(huán)氧樹(shù)脂含量為3％,最佳成型壓力為174 kN,最佳去應(yīng)力退火工藝為100℃保溫11h。相應(yīng)的磁性能為:有效磁導(dǎo)率最高達(dá)到55,而且在5 MHz

7、的頻率范圍內(nèi)具有良好的頻率穩(wěn)定性,250 kHZ對(duì)應(yīng)的最大的品質(zhì)因子為35。
　　 利用普通熱處理+磁場(chǎng)熱處理兩步熱處理的方式對(duì)FINEMET鐵芯進(jìn)行了熱處理,研究了磁場(chǎng)方向、磁場(chǎng)強(qiáng)度和熱處理溫度對(duì)鐵芯磁滯回線(xiàn)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著橫磁處理溫度的增加,FINEMET鐵芯磁滯回線(xiàn)的形狀逐漸呈現(xiàn)直線(xiàn)型(恒導(dǎo)磁性),橫磁處理可以減小磁芯的磁導(dǎo)率和鐵損;隨著縱磁處理溫度的增加,FINEMET鐵芯磁滯回線(xiàn)的形狀逐漸呈現(xiàn)矩形,縱磁處理可