Fe基非晶合金具有优异的磁学、力学及耐腐蚀等性能,在功能、结构及环保等材料领域具有广泛的应用前景,提高其非晶形成能力、揭示其玻璃转变的本质、改善其软磁性能是Fe基非晶合金研究领域的重要课题。本文系统研究了Fe72B20Si4Nb4非晶合金中Cu元素替代Fe和Nb元素对其非晶形成能力和软磁性能的影响及物理机制,主要研究内容及创新包括:(1)研究发现适量Cu替代Fe,可使Fe72-xB20Si4Nb4Cux合金的初晶相由单一的Fe23B6相转变为α-Fe相及Fe23B6相共存,α-Fe、Fe23B6及非晶相等竞争相的形成,使合金晶化过程中的析晶行为更加困难,进而提高合金的非晶形成能力。(2)Cu替代Fe能够改善铁基非晶合金的软磁性能。随着Cu含量的增加,饱和磁化强度逐渐增大,在Cu含量为x=0.6时,饱和磁化强度达到最大值1.245T;随着Cu含量的继续增加,饱和磁化强度开始降低;合金的磁导率随Cu含量的增加呈现出先上升后下降的趋势,矫顽力先减小后增大。主要原因是非晶合金中Fe原子和Cu原子相互排斥,少量Cu替代Fe反而使得在有限的空间内Fe-Fe之间的原子相互作用增大,增加了饱和磁化强度;而过多的Cu替代Fe使得Fe原子含量大幅减小,是铁基非晶合金饱和磁化强度大幅降低的主要原因。(3)适量Cu元素替代贵金属Nb元素可以在不降低铁基非晶合金形成能力的基础上提高其饱和磁化强度,进而降低铁基非晶合金的生产成本能。主要原因是少量Cu替代使得大原子Nb的数目减小,减小了Fe-Fe之间原子间距,有助于增强Fe原子之间的交换相互作用,提高饱和磁化强度。