FeBCuP系非晶/纳米晶合金非晶形能力及磁性能研究

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本文首先采用真空熔炼炉进行合金锭的熔炼,然后通过单铜辊甩带设备获取合金带材样品,最后使用x射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、直流软磁测试仪和振动样品磁强计(VSM)等设备对合金带材样品的结构及软磁性能进行测试。本文主要通过改变FeBCuP系合金各组元的含量,系统地探索了合金样品中Fe/B、P/B、Cu/B原子比以及加入不同含量Nb元素对FeBCuP合金带材的非晶形成能力和软磁性能的影响;并且对Fe85B8.3Cu0.7P5Nb1合金带材在不同退火热处理后的结构及软磁性能进行了实验分析。得到如下主要结论:  (1)对于Fe95-xBxCu1P4(x=9,10,12,14,15)系合金来说,淬火状态下只有Fe80B15Cu1P4合金为完全非晶态,其余均有不同程度的晶化。当Fe含量为85at%时,该合金虽然带材出现部分晶化,但是合金的铁含量较高并且保持了较好的非晶形成能力,并且该合金的两级晶化温度差△Tx比较大,该合金的饱和磁化强度Ms在该系列合金中达到最大值181.9emu/g,此时合金的矫顽力Hc为18.6A/m。  (2)对于Fe85B14-xCu1Px(x=2,3,4,5,6,8)系合金来说,焠态下的合金均存在晶化相,存在不同程度的晶化现象。当x=5时合金的晶体衍射峰最弱,表现出最佳的非晶形成能力,此时合金的两级晶化温度差△Tx达到最大,热稳定性达到最佳,此时合金的矫顽力Hc达到最小值17.1A/m;当P含量为3at%时,合金的饱和磁化强度Ms达到最大值199.2emu/g。  (3)对于Fe85B10-xCuxP5(x=0.4,0.7,1.0,1.3)系合金来说,焠态下的合金均存在着不同程度的晶化现象,随着Cu含量的升高,合金的两级晶化温度差△Tx不断增加。当x=0.7时,合金带材的晶化衍射峰最弱,表现出最佳的非晶形成能力,并且该合金的饱和磁化强度Ms达到最大值189.2emu/g,此时的矫顽力Hc为20.2A/m。  (4)Fe85B9.3-xCu0.7P5Nbx(x=0,0.5,1.0,1.5)系合金是在Fe85B9.3Cu0.7P5合金中加入少量Nb制得的。随着Nb含量的不断增加,合金的一级晶化温度Tx1、二级晶化温度Tx2以及两级的晶化温度差△Tx都出现明显升高的趋势,表现出更好的热稳定性;当x=1.0时,合金表现为完全的非晶状态,此时合金的饱和磁化强度Ms达到了最小值149.2emu/g,矫顽力Hc为21.4A/m。  (5)完全非晶态的Fe85B8.3Cu0.7P5Nb1合金带材在不同温度下保温10min进行退火热处理,当退火温度取440℃时,获得最好的综合软磁性能,此时饱和磁化强度Ms达到了最大值208.6emu/g,矫顽力Hc为22.1A/m。当该合金在470℃条件下进行不同保温时间退火热处理时,当退火保温时间为10min时,矫顽力Hc达到最小值24.2A/m;当保温时间为30min时,饱和磁化强度Ms取得最大值197.1emu/g。
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