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作为一种新型的磁性材料,铁基块体非晶合金已经被成功应用于高频变压器铁芯和传感器等领域。然而,由于铁基非晶合金的玻璃形成能力较低,制备出的铁磁性非晶合金尺寸普遍较小,且仅能在少数几个体系中可以制备出,使其工程应用受到了极大的限制。因此,开发具有高玻璃形成能力的新型铁基块体非晶合金对扩大其应用范围具有重要意义。另外,采用铜模喷铸结合晶化退火的方法是制备稀土铁系块状纳米复合磁体的新工艺,具有制备过程简单、生产成本低等优点,目前正在向高性能化和大尺寸方向发展。本文基于铜模喷铸技术,通过元素合金化成功开发出了大尺寸的稀土-铁基系列块体非晶磁性材料,对其热稳定性、结构、磁性和力学性能进行了系统研究。在此基础上,采用一步退火处理工艺开发出兼具大尺寸和高性能的Nd-Fe系纳米复合永磁体,探讨了晶化处理对磁体的显微组织和磁性能的影响规律。主要结果如下：在Fe72Mo4B24三元合金的基础上,分别进行稀土元素Dy和元素Co合金化,开发出具有良好软磁性能的Fe-Mo-B-Dy和(Fe, Co)-Mo-B-Dy块体非晶合金。通过Dy、Co元素的添加,将Fe72Mo4B24非晶临界尺寸从65μm提高到了3 mm。Dy、Co元素的添加使合金结构更符合Inoue提出的非晶合金设计的经验三原则,从而提高了合金的非晶形成能力。动力学研究结果显示,添加Dy、Co元素后,合金的晶化激活能较Fe72Mo4B24合金有很大的提高,表明适量Dy、Co的添加能有效地提高Fe-Mo-B合金体系的热稳定性和抗晶化能力。新开发的Fe-Mo-B-Dy和(Fe,Co)-Mo-B-Dy块体非晶材料兼具良好的磁性能和力学性能,直径为2 mm的(Fe72MO4B24)96Dy4非晶合金棒的室温饱和磁化强度Ms为78.81 Am2/kg,矫顽力为0.4 kA/m; [(Fe0.7Co0.3)72Mo4B24]94Dy6非晶合金的抗压强度和硬度分别达3540MPa和1185 kg/mm2。基于铜模喷铸和晶化退火工艺,成功制备出Nd9Fe65B22Mo4、Nd5Fe64B23Mo4Y4和Nd7Fe67B22Mo3Zr1等系列块体纳米复合材料,并获得了较好的永磁性能。尺寸为1x5x40 mm3的Nd9Fe65B22Mo4块体非晶晶化后由软磁性变为硬磁性,经983 K退火10 mmin,其磁能积(BH)max可达50.2 kJ/m3,矫顽力iHc达920.7 kA/m,剩磁Br达0.56 T。在此合金体系的基础上,发现Y和Zr元素合金化均可进一步提高非晶形成能力,得到了直径超过2 mm的Nd5Fe64B23Mo4Y4和Nd7Fe67B22Mo3Zrl的完全非晶态合金。此外,经晶化处理后的合金的硬磁性能进一步提高,Nd5Fe64B23Mo4Y4非晶前驱体在1013 K保温10 mmin后,(BH)max提高至57.3 kJ/m3,Br提高至0.6 T,iHc仍可达到764.2 kA/m; Nd7Fe67B22Mo3Zr1非晶前驱体在1013 K保温10 min后,iHc提高至1110.4 kA/m,剩磁和磁能积仍可保持在Br=0.53 T和(BH)max=49.5 kJ/m3。经XRD结构分析及TEM观察,发现晶化后磁体中析出了软磁性相α-Fe,Fe3B和硬磁性相Nd2Fe14B,同时软硬磁相晶粒大小在纳米量级且晶粒分布均匀,实现了较好的软磁相和硬磁相间的交换耦合作用。系统研究了Nd9Fe65B22Mo4和Nd5Fe64B23Mo4Y4等块体非晶合金的结构和磁性能随热处理温度的变化规律。磁体的剩磁、矫顽力和最大磁能积都随退火温度的升高先升高后减小。当退火温度较低时,析出相晶化不彻底,残余的非晶相不利于软、硬磁相间的交换耦合作用,磁性能较低。在过高的热处理温度下退火,导致磁性相晶粒的过分长大,也会减弱磁性相的交换耦合作用,从而恶化磁性能。因此,磁体的磁性能与析出相的数量、分布以及晶粒尺寸都有非常密切的关系。