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目前的商用非晶合金Metglas26SA01(国内牌号1K101)20世纪70年代由美国联众公司开发,具有优良的软磁性能,但是存在如下缺点:1)饱和磁感应强度BS仅为1.56T,远低于传统硅钢的Bs(1.8-1.9T);2)去应力退火后带材变脆,对带材的加工不利。经过几十年的发展,2005年日本的日立公司开发了Metglas2605HB1,通过C元素的添加增加了铁含量,可使饱和磁感应强度提高到1.64T。然而,Bs仍然较低,并且脆化问题仍未得到解决。本文针对现有非晶合金的不足开发了系列高Bs Fe(Co,Ni)SiBPC非晶合金,该系列非晶合金具有高的饱和磁感应强度和良好的软磁性能,并且去应力退火后带材的韧性较好,适用于进一步推广应用。主要研究成果如下:铁基非晶合金提高饱和磁感应强度的方法一般有两种,一是提高铁含量,二是用Co/Ni部分替代铁。本文针对硅钢通过成分成功设计并制备出铁含量为93.5-95.5%的FeSiBPC非晶合金。该系列非晶合金的饱和磁感应强度可达1.63-1.66T,高于现在商用的非晶合金,热处理后的矫顽力为3.3-5.9A/m,磁导率为5000-10000,并且热处理后带材仍然具有很好的韧性。通过观察带材的磁畴结构在磁场下的变化,揭示了带材内部的磁畴结构。并且发现磁畴结构会产生边缘效应,条带不同区域表现出不同的磁化过程,这有助于理解软磁性能和带材内应力的对应关系,从而指导非晶合金的成分设计。实验中我们还发现随着铁含量的升高,合金的饱和磁感应强度并不是单调增加,在铁含量为95%有一个峰值。为了进一步提高非晶合金的Bs,我们设计并制备了Fe83(Cox,Niy)(B11Si2P3C1)1-x,y/17非晶合金,用微合金化的方法进一步提高磁性能。结果表明,微合金化3个Co和Ni原子时均可以制备出完全非晶态的合金带材。添加Co元素后的非晶合金在最佳退火条件下,其饱和磁感应强度可达1.67-1.72T,矫顽力为5-13A/m;且随着Co含量的增加,矫顽力随之增大,而磁导率则由8000降至5000。添加Ni元素后的非晶合金在最佳退火条件下的饱和磁感应强度可达1.66-1.68T,矫顽力均在在5 A/m左右;随着Ni含量的提高,磁导率则从10000降至8000。由此可知,Co元素的微合金化可以很大程度提高合金的饱和磁感应强度,但是会降低其他软磁性能。Ni元素的微合金化可略微提高饱和磁感应强度,但对软磁性能影响不大。进一步研究发现,该非晶合金带材的韧脆转变温度随Ni含量的增加表现出先增加后降低的趋势,证明适当的微合金化Ni元素有助于提高非晶带材的韧性。为了更直观地研究软磁性能,本文还研究了Fe84.2Si2.1B11P1.9C0.8非晶合金的磁畴在磁场下的变化。在低磁场下是以磁畴壁的移动为主,在高磁场下以磁畴壁的转动为主。从磁畴的变化可以看出带材具有良好的软磁性能,在微小磁场变化下磁畴随着磁场的变化基本一致,并且过程都是可逆的。同时高铁含量的非晶合金在热处理过程中极易形成团簇,这些团簇与非晶基体之间相互作用,产生很多的钉扎中心。随着非晶合金铁含量的升高,非晶合金的形成能力降低,在高温热处理下,会加速内部原子的弛豫过程,形成团簇更加容易,因而磁畴会随着铁含量的升高变化由180°的宽大畴变为细小的条纹畴。本文通过非晶合金的设计成功制备出具有高饱和磁感应强度和良好韧性的系列高Bs,对非晶合金的拓展应用具有重大意义。