论文部分内容阅读
非晶合金具有独特的原子结构和比传统晶体材料更优异的性能,以软磁性能著称的铁基非晶合金是其中应用最为成熟和广泛的一类。本文将成分为Fe64Ni1Al4.5Cu0.5Ga2P9.65B9.6Si3C5.75的非晶合金作为研究对象,对其进行不同参数条件的磁脉冲处理,而后施以部分晶化处理,采取XRD、DSC和VSM等检测方法对实验结果综合分析,研究磁脉冲对铁基非晶合金的结构、晶化动力学及晶化后的磁性能影响。对磁脉冲处理后非晶合金的XRD分析,和淬态样品比较发现,外加磁脉冲加剧了试样的峰形起伏,合金内部形成了数量不等的原子团簇及微小晶核,但其本身仍然保持着非晶态结构,合金在结构上的变化随着磁脉冲作用次数的增加而越来越明显,而随着磁场强度的提高,合金在结构上的变化区别不大。根据DSC结果反映,非晶的晶化过程具备显著的动力学特征;能量补偿作用造成了磁脉冲处理后样品的晶化温度较淬态有不同程度的下降,Tx和Tp也随着脉冲次数的增加而下降,并且降低的程度要明显超过磁场强度加强时的情况;通过Ozawa方法计算出了试样Z和A、B、C、D、E的晶化激活能,其中起始激活能Ex分别为405.5kJ/mol、430.7kJ/mol、453.1kJ/mol、475.5kJ/mol、481.1k J/mol、484.3kJ/mol;峰值激活能Ep分别为458.7kJ/mol、485.2kJ/mol、509.7kJ/mol、530.2kJ/mol、535.1kJ/mol、539kJ/mol,非晶晶化时的晶粒生长难度要大于形核,磁脉冲处理加强了非晶相的稳定性,以磁脉冲次数为变量时,Ex和Ep的递增量较大,随着磁场强度的提高,Ex和Ep的递增量很小;基于JMA模型,计算了合金晶化过程的Avrami因子mx和mp,非晶晶化过程是由整体晶化向表面晶化的过渡,磁脉冲处理加快了非晶晶化过程的反应速率,mx和mp都随磁脉冲作用次数和强度的增加而提高,在以磁场强度为变量时mx的增加量较小,两种情况的mp增加值则较接近。对晶化处理后样品的XRD分析发现,磁脉冲处理能够有效的提高小尺寸原子的扩散能力,在磁场强度为6T时,这种作用随脉冲次数的增长显著加强,在脉冲次数是700次时,则受强度的影响不明显;晶化样品Z和A、B、C、D、E的晶粒尺寸分别为31.8nm、30.1nm、28.8nm、27.9nm、25.0nm、24.5nm,磁脉冲处理起到了细化晶粒的作用,随着次数和强度的增加,晶化比率也进一步增加,磁脉冲处理提高了晶化时的形核数量。据VSM结果反映,磁脉冲加工改善了试样晶化后的综合软磁性能,试样的软磁性能与晶粒尺寸在整体上符合Herzer模型,但随着脉冲次数和磁场强度的增加,磁矫顽力出现提高,表明大幅度的增加磁脉冲作用次数和磁场强度对非晶纳米晶软磁性能的改善并不是绝对有利的。