鐵基非晶的結(jié)構(gòu)、磁各向異性及其經(jīng)外場(chǎng)處理后的晶化行為.pdf

1、Fe78Si9B13非晶合金造價(jià)低廉，具備優(yōu)良的軟磁性能，在制造變壓器鐵芯和傳感器元件等用途上有著廣闊的應(yīng)用前景。通常，人們會(huì)采用磁場(chǎng)退火等方式使其產(chǎn)生磁各向異性等磁學(xué)性能。然而，非晶本身的各向異性及其來源還沒有一個(gè)很好的解釋。因此，我們選取Fe78Si9B13非晶合金條帶及其鑄錠為研究對(duì)象，以合金鑄造中的遺傳現(xiàn)象為切入點(diǎn)，研究了晶態(tài)鑄錠和非晶條帶的結(jié)構(gòu)與磁性能的各向異性，還建立了鑄錠和非晶條帶二者間的聯(lián)系。此外，本文還采用了定向加壓退

2、火和退火的方式對(duì)非晶條帶進(jìn)行了處理，探究不同處理方式對(duì)晶化行為，磁性能以及結(jié)構(gòu)的影響，并借此解釋了非晶中的有序單元在其中扮演的作用。
　　采用X射線衍射儀(XRD)、背散射電子衍射(EBSD)、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)確定了鑄錠樣品的相為α-Fe和Fe2B，并且<100>α-Fe和<001>Fe2B晶向族為擇優(yōu)生長(zhǎng)方向，其均平行于鑄錠的半徑方向，即最大的溫度梯度方向。此外，其正交軸在垂直于半徑方向的平面內(nèi)

3、也有幾個(gè)擇優(yōu)取向。由于Fe2B的磁晶各向異性遠(yuǎn)大于α-Fe的磁晶各向異性，且{001}Fe2B為易磁化面，故鑄錠樣品的半徑方向?yàn)殡y磁化方向。這一結(jié)論也由振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)所驗(yàn)證。對(duì)于條帶樣品，利用VSM發(fā)現(xiàn)了非晶條帶的面內(nèi)磁各向異性:易磁化軸平行于非晶條帶的寬度方向，難磁化軸則與條帶的寬度方向之間存在60°的夾角。利用磁光克爾顯微鏡(MOKE)研究了非晶條帶的磁疇結(jié)構(gòu):條帶表面為封閉疇，內(nèi)部為條形疇。并通過鐵磁共振(FMR)發(fā)現(xiàn)了

4、非晶條帶中存在著Fe-Si和Fe-B的原子團(tuán)簇，這些團(tuán)簇也存在著面內(nèi)的易磁化軸和難磁化軸，而且Fe-Si和Fe-B團(tuán)簇易磁化軸與難磁化軸的夾角與α-Fe和Fe2B一致。最終，依據(jù)原始鑄錠，熔體以及金屬玻璃之間的遺傳效應(yīng)，我們推斷非晶條帶中面內(nèi)各向異性的存在來源于Fe-Si和Fe-B團(tuán)簇在面內(nèi)的擇優(yōu)取向，即在該非晶條帶中存在著超越短程序的有序性。
　　在氬氣氣氛的保護(hù)下采用熱壓爐，沿非晶條帶的縱向和橫向進(jìn)行壓力退火。隨后采用差式掃描

5、量熱分析(DSC)、XRD、VSM對(duì)處理后的樣品進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)753 K預(yù)退火10 min使非晶條帶析出了α-Fe相，而退火時(shí)縱向加壓與橫向加壓都阻礙了退火過程中的晶化并使得磁性能比退火樣品更高。其機(jī)理是壓力減少了自由體積，降低了原子的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)而抑制晶化。橫向加壓抑制品化的能力比縱向加壓抑制晶化的能力更強(qiáng)，這是因?yàn)檠刂摲较蛐纬闪伺c晶體結(jié)構(gòu)不同的無序團(tuán)簇，同時(shí)該方向加壓時(shí)自由體積減少更多，從而晶化更難發(fā)生。進(jìn)行DSC測(cè)試時(shí)所有樣品