高性能Fe基非晶納米晶軟磁合金開發(fā)與研究.pdf

1、非晶合金中的原子分布長程無序、短程有序，其力性、磁性和耐腐蝕性等比傳統(tǒng)晶態(tài)合金優(yōu)異。1988年吉澤克仁在FeSiB非晶合金中添加少量Nb和Cu，退火后形成的納米晶復(fù)合材料具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs）、高磁導(dǎo)率(μ)、低矯頑力(Hc)和低損耗(Pc)，普遍應(yīng)用于電源變壓器、電感及精密電流互感器等，典型組分為 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9。但該合金共振頻率較低，μ隨頻率升高下降很快，損耗增加，降低了高頻可用性，因此需要進(jìn)一步研究

2、現(xiàn)有體系并開發(fā)具有高磁導(dǎo)率穩(wěn)定性和高截止使用頻率的合金。為獲得較好的高頻磁性能需要添加昂貴的金屬元素和磁場熱處理，優(yōu)異的軟磁性能和低的生產(chǎn)成本，高穩(wěn)定性磁導(dǎo)率和簡單熱處理工藝貌似兩對無法調(diào)和的“矛盾”體，但很多磁性器件同時都有較高的要求。
　　本文對FeSiBCuNb合金進(jìn)行不同熱處理工藝的研究，分析晶化機(jī)制和結(jié)構(gòu)演化，研究軟磁性能、微觀結(jié)構(gòu)和磁疇結(jié)構(gòu)的變化。在理論研究之后添加 V、Co和Al元素，系統(tǒng)分析加入元素和熱處理工藝對合

3、金系性能和結(jié)構(gòu)變化的作用。圍繞這一課題本文主要展開以下工作：
　　1. FeSiBCuNb合金的研究。探究不同退火工藝下軟磁性能、微觀結(jié)構(gòu)和表面磁疇的演化。結(jié)果表明，兩步法退火后合金具有更低 Hc、Pc和更高μ，這是由于兩步法可以細(xì)化晶粒、提高形核密度和增加晶粒分布均勻性，最后建立了軟磁性能、微觀結(jié)構(gòu)和表面磁疇的相關(guān)性。
　　2.開發(fā)FeSiBCuNbV系非晶納米晶合金。添加V元素來調(diào)整Fe、V和Nb含量，探索低成本V元素替

4、代的成分范圍，研究V含量和熱處理對合金系磁性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響；通過DSC分析晶化激活能來探究V和預(yù)退火對晶化行為的作用。開發(fā)出具有高平穩(wěn)性磁導(dǎo)率和低成本 FeSiBCuNbV合金，μe在較高的頻率下依舊較高，截止使用頻率達(dá)到55 kHz。
　　3.開發(fā)FeSiBCuNbCo系非晶納米晶合金。調(diào)整Co和Nb的含量，摸索微量Co元素合金化的成分范圍，分析Co元素和熱處理對其軟磁性能和微觀結(jié)構(gòu)的作用；研究其軟磁性能、微觀結(jié)構(gòu)和磁疇結(jié)構(gòu)

5、的相關(guān)性。開發(fā)出具有恒磁導(dǎo)率和高Bs的FeSiBCuNbCo合金，具有成形性好和工藝簡單等特點(diǎn)；退火后截止使用頻率提高至85 kHz，Bs可達(dá)1.32-1.36 T。
　　4.開發(fā)FeSiBCuNbAlV/Co系非晶納米晶合金。改變Al和B的比例，探索低成本 Al元素替代的成分范圍，探究 Al和熱處理對軟磁性能和晶體結(jié)構(gòu)的作用，開發(fā)出具有高磁導(dǎo)率穩(wěn)定性FeSiBCuNbAl系合金。綜合之前實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時添加Al和V/Co制備多組元