Fe-B-Si系非晶和納米晶合金是一類重要的軟磁材料,廣泛應用于電力、電子等工業(yè)領域。但Fe-B-Si系非晶合金存在成分區(qū)窄且非晶形成能力弱等不足；相關非晶、納米晶合金的成分特征也不明晰,這都不利于該類材料的制備與應用。針對以上問題,本文基于“團簇加連接原子”模型,構建了金屬一類金屬型Fe-B和Fe-B-Si非晶團簇式,在此基礎上引入不同種類的合金化組元,設計出高非晶形成能力的塊體軟磁非晶合金；同時提出“雙團簇”模型,解析了Fe-B非晶和Finemet納米晶合金的成分特征,并設計、優(yōu)化出性能更優(yōu)的Fe-B-Si系納米晶磁性合金。論文主要內容與研究成果如下：1、Fe-B-Si三元非晶團簇式的構建：基于與非晶形成相關的Fe2B相的局域結構,篩選出[B-B2Fe8]主團簇,運用“團簇加連接原子”模型,結合理想非晶合金的電子濃度與密堆性判據(jù),建立了[B-B2Fe8]Fe二元非晶團簇式；引入Si替代中心原子B可增強團簇結構穩(wěn)定性,由此獲得[Si-B2Fe8]Fe三元非晶團簇式。實驗證實Fe-B和Fe-B-Si中團簇式成分(即Fe75B25和]Fe75B16.67Si8.33)處的非晶合金具有最優(yōu)...

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 非晶合金的形成
        1.1.1 玻璃態(tài)轉變溫度
        1.1.2 非晶形成能力
    1.2 非晶合金形成的影響因素
    1.3 非晶合金的結構特征
        1.3.1 非晶合金的結構描述
        1.3.2 非晶合金結構的研究方法
        1.3.3 非晶合金結構的不均勻性
    1.4 非晶合金的成分設計方法
    1.5 Fe基非晶和納米晶合金的研究
        1.5.1 Fe基非晶帶材
        1.5.2 Fe基非晶絲材
        1.5.3 Fe基塊體非晶合金
        1.5.4 Fe基納米晶合金
        1.5.5 Fe-B系非晶和納米晶合金的晶化行為
    1.6 論文立題依據(jù)與主要內容
2 實驗內容及方法
    2.1 原料
    2.2 樣品制備
        2.2.1 母合金錠
        2.2.2 塊體及條帶樣品
        2.2.3 退火處理
    2.3 材料表征與性能測試
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.4 光學顯微鏡(OM)
        2.3.5 熱學參數(shù)測試
        2.3.6 力學性能測試
        2.3.7 磁性能測試
3 Fe-B二元與Fe-B-Si三元非晶團簇式
    3.1 Fe-B二元非晶團簇式的建立
    3.2 Fe-B二元非晶的實驗結果分析
    3.3 Fe-B二元非晶的微觀結構模型
    3.4 Fe-B-Si三元非晶團簇式的建立
    3.5 Fe-B-Si三元非晶的實驗結果分析
    3.6 本章小結
4 Fe-B-Si-ETM/REM四元系非晶的成分設計及性能研究
    4.1 Fe-B-Si-ETM/REM四元非晶團簇式的建立
    4.2 Fe-B-Si-ETM/REM非晶的形成
        4.2.1 Fe-B-Si-Zr四元塊體非晶的形成
        4.2.2 Fe-B-Si-Hf四元塊體非晶的形成
        4.2.3 Fe-B-Si-Nb四元塊體非晶的形成
        4.2.4 Fe-B-Si-Ta四元塊體非晶的形成
        4.2.5 [Si-B₂Fe_7.6REM_0.4]Fe四元非晶的形成
    4.3 Fe-B-Si-ETM/REM四元非晶形成的實驗結果分析
        4.3.1 [Si-B2_Fe_8-xETM_x]Fe非晶形成的實驗結果分析
        4.3.2 [Si-B₂Fe_7.6ETM_0.4/REM_0.4]Fe非晶形成的實驗結果分析
    4.4 Fe-B-Si-ETM/REM非晶合金的性能研究
        4.4.1 Fe-B-Si-ETM塊體非晶合金的力學性能
        4.4.2 Fe-B-Si-ETM/REM四元非晶合金的軟磁性能
    4.5 本章小結
5 高B_s和GFA Fe-B-Si系塊體非晶合金的研究
    5.1 Fe-B-Si-Zr/Hf塊體非晶合金B(yǎng)_s的提升
        5.1.1 高B_s塊體非晶合金的成分設計
        5.1.2 高Fe含量Fe-B-Si-Zr塊體非晶的實驗結果
        5.1.3 高Fe含量Fe-B-Si-Hf塊體非晶的實驗結果
        5.1.4 實驗結果分析
    5.2 Fe-B-Si-Nb塊體非晶合金GFA的提高
        5.2.1 Fe-B-Si-Nb塊體非晶合金的成分優(yōu)化
        5.2.2 Fe-B-Si-Nb非晶形成的實驗結果與分析
        5.2.3 Fe-B-Si-Nb塊體非晶的力學性能
    5.3 結論
6 Finemet納米晶合金的成分特征與新合金的設計
    6.1 Finemet納米晶合金的成分特征與優(yōu)化
        6.1.1 α-Fe(Si)固溶體團簇式成分設計
        6.1.2 Fe-B-Si-Nb團簇式成分設計
        6.1.3 雙團簇非晶合金的成分設計
    6.2 Finemet非晶合金的制備和熱參數(shù)分析
    6.3 Finemet非晶合金結晶動力學研究
        6.3.1 變溫結晶動力學
        6.3.2 等溫結晶動力學
    6.4 Fe₇₄B_7.33Si_15.23Nb_2.67Cu_0.77納米晶合金的軟磁性能研究
        6.4.1 Fe₇₄B_7.33Si_15.23Nb_2.67Cu_0.77非晶的晶化處理
        6.4.2 Fe₇₄B_7.33Si_15.23Nb_2.67Cu_0.77納米晶的磁性測量結果與分析
    6.5 總結
7 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
附錄A Fe-B二元平衡相圖
附錄B Fe-Si二元平衡相圖
附錄C 原子對間的混合焓
攻讀博士學位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3913542