【摘要】：鐵基非晶納米晶合金具有優(yōu)異的軟磁性能且生產(chǎn)工藝簡單、能耗低、污染小,在磁性材料領域具有廣泛的應用前景。然而,較低的非晶形成能力和較差的熱穩(wěn)定性嚴重限制鐵基非晶納米晶合金在實際生產(chǎn)中的應用。因此,開發(fā)具有較好的非晶形成能力、寬的退火溫度區(qū)間及優(yōu)良磁性能的鐵基非晶納米晶軟磁合金成為材料學界研究的熱點,具有重要的應用和學術意義。本文主要采用元素替代的方法對合金進行成分設計,通過單輥快淬甩帶法和等溫退火工藝制備FeSiBPCu系非晶納米晶合金。利用X射線衍射表征淬態(tài)合金條帶的組織結構及等溫退火過程中α-Fe晶粒的長大過程,通過差示掃描量熱法對淬態(tài)合金條帶的熱力學性能進行分析。此外,還采用振動樣品磁強計測量淬態(tài)合金條帶和退火后帶材的軟磁性能,系統(tǒng)的研究了組成元素和等溫退火工藝對合金條帶的組織結構和軟磁性能的影響,獲得具有低矯頑力和高飽和磁化強度的鐵基納米晶軟磁材料。實驗結果表明,Fe_(83)Si_4B_(10)P_2Cu_1合金具有較低的非晶形成能力,僅在銅輥轉速為40 m/s,才得到完全非晶結構的合金條帶。而在低轉速淬態(tài)合金條帶中的α-Fe納米晶存在擇優(yōu)取向,且其織構為(200)晶面平行于薄帶表面。Nb元素的添加能夠有效的提高合金的非晶形成能力和熱穩(wěn)定性,并且會提高合金的形核和長大激活能。對Fe83-xSi4B10P2Cu1Nbx系非晶合金進行等溫退火處理,發(fā)現(xiàn)Nb元素的添加能夠抑制α-Fe晶粒長大,拓寬有效退火溫度區(qū)間并延長有效退火時間,提高退火過程的可控性。在Fe83-xSi4B10P2Cu1Nbx合金系中,Fe82.1Si4B10P2Cu1Nb0.9非晶合金退火后的綜合軟磁性能最好,在753 K退火30 min后得到晶粒尺寸約為19.6 nm的納米晶軟磁合金,其矯頑力為7.6 A/m、飽和磁化強度為177.3 emu/g。為了降低成本,選用P元素替換B元素,提高合金中的P元素含量。研究表明,在Fe_(83)Si_4B_(12-x)P_xCu_1合金系中,P替代B會降低合金的非晶形成能力,同時P元素的添加會使α-Fe相晶化溫度降低,并惡化合金淬態(tài)時的軟磁性能。另一方面,P元素的添加能夠有效抑制退火過程中α-Fe晶粒的長大,拓寬該合金系的有效退火溫度區(qū)間,減弱合金退火過程中矯頑力的溫度敏感性。在P含量為8、10 at.%時,P元素添加對α-Fe納米晶長大的抑制效果顯著,獲得較大的有效退火溫度區(qū)間,分別為100 K和80 K。經(jīng)過相同退火工藝退火后,Fe83Si4B4P8Cu1納米晶合金的綜合軟磁性能最好,在753 K退火5 min后得到的納米晶合金具有最優(yōu)的軟磁性能,其矯頑力為7.6 A/m、飽和磁化強度為179.8 emu/g。
【圖文】：

較大的混合焓意味著原子間具有較大的結合力，這種大的結合力使原子不易長程擴散，從而在過冷液態(tài)下的粘滯性增大。圖1.1 合金的TTT曲線[16]Fig.1.1 Time-Temperature-Transformation curve of thealloy圖 1.1 給出了合金晶化的 TTT 曲線。如圖所示，等溫的條件下合金發(fā)生晶化是需要一定孕育時間的。晶化的開始線形狀如一個鼻尖的 C 曲線，在鼻尖處也是晶化開始時間最快的，最容易發(fā)生晶化的。為了避免發(fā)生晶化，冷卻速率必須足夠大，不可與 C 曲線鼻尖相交，，即避免發(fā)生形核長大，Rc就是形成非晶的臨界冷卻速率。但 Rc是很較難測定的，因而科研工作者們制定如下幾個便于測定的非晶形成能力判據(jù)：（一）約化玻璃轉變溫度約化玻璃轉變溫度 Trg是玻璃轉變溫度 Tg與合金的液相溫度 Tl的比值，即 Trg=Tg/Tl。Turnbull[12]等人用 Trg來衡量合金的非晶形成能力 GFA，即 Tg/Tl越大

但是這些快淬法制備得到的非晶合金尺寸較小，只可以作為特殊性能和結構的研究，難被作為結構材料應用。圖1.2 非晶合金制備工藝的發(fā)展示意圖[23]Fig.1.2Developmentof amorphous alloypreparationmethod
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.8

【參考文獻】

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本文編號：2554882