【摘 要】
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由于铁基（Fe基）非晶薄带有着极为出色的软磁性能,如高的饱和磁化强度（Ms）,低的矫顽力（Hc）,因此铁基非晶合金在电力电子领域受到极大重视。同时,相较于硅钢变压器而言,铁基（Fe基）非晶变压器能使电量损耗大大减少,大约为70%～80%。然而,由于高Fe含量（Fe≥83 at.%）的Fe基非晶薄带虽然其软磁性能较好,如饱和磁感应强度达到1.8 T左右（硅钢Bs≈2.0 T）,但在大功率产品中还无法
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由于铁基（Fe基）非晶薄带有着极为出色的软磁性能,如高的饱和磁化强度（Ms）,低的矫顽力（Hc）,因此铁基非晶合金在电力电子领域受到极大重视。同时,相较于硅钢变压器而言,铁基（Fe基）非晶变压器能使电量损耗大大减少,大约为70%～80%。然而,由于高Fe含量（Fe≥83 at.%）的Fe基非晶薄带虽然其软磁性能较好,如饱和磁感应强度达到1.8 T左右（硅钢Bs≈2.0 T）,但在大功率产品中还无法完全使用;同时,铁基（Fe基）非晶合金的Fe含量较高,其它微量元素含量过低,致使其非晶形成能力变弱,制备出的薄带很薄很窄,并且薄带易脆断等问题,限制了合金的应用。因此本文在保证Fe基非晶薄带Fe含量较高（≥80 at.%）的同时,以Fe-Si-B-P-Cu系合金为基础进行成分优化,研究分析不同元素的微量变化对其结晶机制、非晶形成能力以及退火前后磁性能等的影响,以便获得非晶形成能力和软磁性能都良好的非晶薄带。其主要研究内容和结果如下所示:（1）通过添加微量Nb成分探究对薄带Fe80Si4B11.5-xP4Cu0.5Nbx（x=0,0.5,1,1.5,2 at.%）的非晶化、结晶机制、热稳定性能以及磁性能的影响。实验表明:微量Nb元素的添加有利于增强其非晶形成能力;并且随Nb的添加有效扩大了两个初始晶化温度差?Tx;同时,Fe80Si4B10P4Cu0.5Nb1.5非晶合金薄带在520℃下退火13 min后,可以得到最优软磁性能,最小的Hc约0.58 G和较高的饱和磁化强度Ms约178 emu/g。（2）通过添加微量Cu元素探究对Fe80.5(Si0.22B0.62P0.16)18.5-xCux（x=0,0.25,0.5,0.75,1at.%）非晶薄带的非晶形成能力（GFA）、晶体结构以及软磁性能的影响。研究表明:当Cu含量添加为0.25 at.%时,Fe80.5(Si0.22B0.62P0.16)18.25Cu0.25合金薄带能够形成完全非晶结构;微量Cu的加入能够增大退火温度区间（?Tx）,而Tx2的值随Cu元素的添加从567℃逐渐降低至551℃,促进了二次相的析出;Fe80.5(Si0.22B0.62P0.16)18.25Cu0.25合金在500℃下退火能够获得较低的矫顽力（2.7 G）和较高的饱和磁化强度（176 emu/g）。（3）通过添加微量前过渡族金属元素代替Fe元素探究对淬火态Fe80.3Si2B12P4Cu0.7M1（M=Fe,Nb,Zr,Hf）非晶薄带的非晶化程度和热稳定性能的影响。研究表明:当M=Zr元素时,能抑制α-Fe相的析出,增强其非晶形成能力;微量Nb、Hf、Zr元素的添加有利于稳定非晶基体,使Tx1和Tx2的值均向高温移动,同时?Tx较Fe元素添加时得到扩大,且在M=Zr时?Tx扩展最大,为124℃;当M=Fe时,合金Ms最高,为167 emu/g,而M=Hf元素时,Ms值达到最小为141 emu/g。
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