強磁場對Fe-B-C-Cu系非晶合金晶化行為的影響.pdf

1、鐵基非晶合金作為一種新型材料，通過熱處理使其晶化，可制備具有優(yōu)異軟磁性能的非晶納米晶合金，而強磁場作為一種有效的外場已被證明對物質(zhì)的擴散過程有顯著作用。因此，本文以Fe84B10C6和Fe83B10C6Cu1兩個非晶合金作為研究對象，利用強磁場等溫退火、差示掃描量熱儀(DSC)、X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)等手段，并結(jié)合DSC分析方法，研究強磁場對Fe-B-C-Cu系非晶合金晶化行為的影響。
　　退火后樣品的XRD、T

2、EM和DSC分析結(jié)果表明:強磁場明顯影響了Fe-B-C-Cu系非晶合金的晶化過程，具體表現(xiàn)在:在合適的溫度和保溫時間下，強磁場促進了α-Fe在非晶基體中的形成。隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，這種促進作用逐漸增強，但繼續(xù)升高溫度或延長時間，α-Fe的體積分數(shù)并不會再顯著增加。在晶化溫度附近保溫30分鐘，或者在晶化溫度以下30℃左右保溫60分鐘時，強磁場對Fe-B-C-Cu系非晶合金晶化的促進作用最明顯，經(jīng)強磁場退火樣品的α-Fe體積

3、分數(shù)要顯著多于常規(guī)退火的樣品，而且α-Fe在非晶基體上的分布更均勻，尺寸分布更集中。
　　強磁場雖然同時促進了Fe84B10C6和Fe83B10C6Cu1兩個非晶合金中α-Fe的形成，但其機理卻有所不同。通過對比強磁場熱處理和常規(guī)熱處理樣品的形核數(shù)、晶化體積分數(shù)、平均晶粒尺寸和晶化相尺寸分布可知，強磁場促進了Fe84B10C6非晶合金中晶化相α-Fe的形核，而對α-Fe的長大過程無明顯影響;但是，強磁場不僅促進了Fe83B10C6

4、Cu1非晶合金中α-Fe的形核，還促進了α-Fe的長大。分析認為，可能是加入微量Cu后，由于Cu/Fe之間正的混合焓導(dǎo)致的排斥力使部分Fe形成游離的Fe原子，加之強磁場能加速Fe原子擴散，使游離的Fe原子逐步擴散到臨近的α-Fe中，促使晶粒長大。
　　利用變溫DSC分析技術(shù)研究了強磁場退火后的Fe83B10C6Cu1合金的晶化動力學(xué)。結(jié)果表明:強磁場退火提高了Fe83B10C6Cu1合金的晶化起始點溫度，而晶化終止點溫度基本無變化

5、，即強磁場退火導(dǎo)致Fe83B10C6Cu1合金的晶化溫度區(qū)間變小;通過Kissinger方程得到的磁場熱處理后樣品的表觀晶化激活能要比常規(guī)熱處理的稍小;強磁場退火后的Fe83B10C6Cu1合金晶化初始階段的激活能顯著降低。
　　通過VSM測量了樣品的磁性能，表明隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，F(xiàn)e-B-C-Cu系非晶合金的軟磁性能都出現(xiàn)不同程度的惡化，表現(xiàn)為比飽和磁化強度基本不變或下降少許，但矯頑力逐漸變大，由強磁場引起的晶

6、化分數(shù)的增加并沒能讓合金的軟磁性能得到提高。當(dāng)在晶化溫度以上40℃保溫30分鐘時，樣品由于晶化體積分數(shù)達到90％以上，所以比飽和磁化強度增大，此時經(jīng)強磁場處理的樣品由于晶化體積分數(shù)更高，晶粒尺寸分布更均勻而獲得更高的比飽和磁化強度。說明在晶粒尺寸合適、晶化分數(shù)達到一定程度時，強磁場處理能夠提高合金的軟磁性能。
　　利用經(jīng)典形核理論討論了強磁場對Fe-B-C-Cu系非晶合金晶化過程的影響，當(dāng)晶化相的磁導(dǎo)率μ2大于非晶基體的磁導(dǎo)率μ1