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Fe基非晶合金自诞生以来,就以其特殊的结构性质以及出色的软磁性能引起学者的广泛研究。Fe基非晶合金具有高磁导率(μ)、低矫顽力(Hc)、低铁芯损耗和高的饱和磁感应强度(Bs)等优势,广泛应用于电力电子领域。然而,目前只有少数合金成分能够实现工业化生产。大规模生产新合金成分的第一个也是最重要的技术障碍就是原料中的杂质问题。对于杂质的影响,应该从两个方面来分析。一方面,有害的微量元素预先存在,容易形成导致非均相结晶的难熔化合物,降低非晶形成能力(GFA)。另一方面,Sn、Cr、Mn等微量元素可以通过微合金化有效地提高合金的非晶形成能力,但含量需要严格控制,否则会造成软磁性能下降。原材料中的微量元素种类繁多,形式易变,它们之间以及与组成元素之间也具有复杂的相互作用,因此研究微量元素的影响是有一定必要的。另外,利用熔体净化的方法对合金进行纯化也具有重要的意义。熔体净化处理是传统冶金中常用的一种净化材料或调节微量元素含量的技术,对提高合金的非晶形成能力十分有效。因此,为探索Fe基非晶合金的工业化生产,本研究针对Fe基非晶原料中常见杂质元素Mn对非晶形成能力和软磁性能的影响及其控制,展开以下工作:1、研究Mn对Fe-Si-B-P合金体系非晶形成能力、热力学性能以及晶化行为的影响。通过微量Mn元素分别替代Fe、Si、B三种不同元素发现,Mn元素的添加可以在一定程度上提高合金的非晶形成能力。而当Mn元素替代P元素时却并不能够提升Fe82B10Si5P3-xMnx(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)合金体系的非晶形成能力。微量Mn元素分别替代Fe、Si、B和P元素时,液相线温度(T1)都有先降低后升高的变化规律。微量Mn元素替代Si、B元素时,Mn含量为0.1和0.2 at.%时T1较低,都可以与其非晶形成能力相对应。而当Mn元素替代P元素时,T1升高,从而降低合金的非晶形成能力。另外,微量Mn的添加会使晶化峰的位置相对向左移动,也就对应着晶面间距的增大。从原子半径角度来看,已知Mn、Fe、Si、B、P五种元素的原子半径大小关系为:Mn(0.135 nm)>Fe(0.124 nm)>Si(0.115 nm)>P(0.106 nm)>B(0.082 nm),故微量Mn的替换有利于局域Fe-Fe原子间距的增大,这也是与α-Fe晶面偏移的计算结果相吻合的。2、以不同质量比的B2O3-MnO作为二元净化剂,研究熔体净化对高Fe含量Fe85B10P5合金体系的非晶形成能力、热力学行为、晶化行为、软磁性能以及合金成分的影响。研究发现,以B2O3-MnO作为净化剂可以显著提升Fe85B10P5合金体系的非晶形成能力,并且B2O3:MnO=3:1时非晶形成能力较为优异。随着B2O3-MnO净化剂中MnO含量的增加,居里温度(Tc)与晶化温度(Tx)呈现出先降低后升高的趋势,熔点(Tm)的数值变化不大,而T1也呈现出先降低后升高的趋势,当B2O3:MnO=3:1时,T1值达到最低,这也恰好与XRD得出的GFA结果相对应。完全晶化退火表明净化后晶化峰向左偏移,计算得到的晶格参数a#值与Tc的变化趋势相一致。综合比较软磁性能参数Bs与Hc,当B2O3:MnO=3:1时的综合软磁性能较好。Bs与电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测得的Fe含量有相同的变化规律,因为Bs很大程度取决于Fe的含量。从ICP测试结果来看,以B2O3-MnO作为净化剂可以达到对P元素的保护作用并且对Fe元素和Mn元素的含量有一定的影响作用。3、以不同质量比的B2O3-MgO作为净化剂,研究其对Fe85B10P5合金非晶形成能力、热力学性能、软磁性能以及成分变化的影响。研究发现,以B2O3-MgO作为净化剂可以显著提升Fe85B10P5合金的非晶形成能力,并且经B2O3-MgO净化后非晶条带的Hc在3.56-5.81 A/m范围内,Bs在1.484-1.604 T之间,有较好的综合软磁性能。该净化剂可以达到对P元素的良好保护以及对Mn元素的控制。但是B2O3-MgO作为净化剂时B的含量却非常低,仅为0.812 wt.%,这对非晶合金的形成能力会造成一定的影响。4、在B2O3-MgO基础上开发三元净化剂 B2O3-CaO-MgO,以B2O3:CaO:MgO=3:0.8:0.2为净化剂,控制其它实验条件相同,进行熔渣溶液反应动力学研究发现,净化5分钟后熔渣还有少许覆盖在母合金锭表面。净化15分钟后表面不再有熔渣沾附。净化30分钟及以上,自发乳化后合金锭表面极其光亮,脱渣性能良好。故净化时间改变可以明显改变脱渣性能,影响母合金锭形貌。对不同配比的B2O3-CaO-MgO作净化剂进行30分钟时间净化,实验结果显示Fe85B10P5的非晶形成能力得到有效提高。并且经过B2O3-CaO-MgO净化后,合金的Tm和T1都得到了提高,温度间隔△Tm也有所减小。另外,B2O3-CaO-MgO净化后的非晶合金的Bs值平均为1.616 T,Hc在5.32-7.82A/m范围内,提升了Fe85B10P5合金的综合软磁性能。