预处理条件下Fe80Si9B11的晶化组织和磁性能研究

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Fe基非晶合金独特的组织结构,造就了其优异的磁性能,一直受到广大学者的青睐。但由于其制备条件的局限性,导致非晶合金内部存在着大量的结构缺陷和残余应力。本文以Fe80Si9B11非晶试样为研究对象,采用深冷及深冷+脉冲磁场预处理方法,通过XRD、DSC、VSM等检测研究分析了深冷处理和深冷条件下脉冲磁场处理、晶化处理参数对Fe80Si9B11非晶材料的晶化组织及磁性能的影响。对Fe80Si9B11合金进行预处理研究表明:预处理试样的XRD图谱在2θ=45°处有一宽大的漫散峰,其他位置没有尖锐峰出现,表明试样仍为非晶态。DSC检测表明预处理试样的热力学参数发生变化。在深冷+500道次条件下,对合金进行6T、7T、8T的磁场处理研究表明,磁场强度增加后合金的结构弛豫更明显。玻璃转变温度Tg增大,而晶化开始温度Tx和晶化峰值温度Tp减小。晶化后,预处理样的析出相均为α-Fe,Fe2B,FeSi,平均晶粒尺寸随磁场强度增大而减小,分别为35.7nm、31.4nm、30.6nm。在深冷+7T磁场强度条件下,对合金进行300、500、700道次处理研究表明,峰形凸起增加。晶化后,300道次预处理试样析出了α-Fe,Fe2B,而500及700道次预处理试样析出了α-Fe,Fe2B,FeSi,平均晶粒尺寸随脉冲次数的增加而减小,为33.9nm、31.4nm、28.5nm。DSC检测可知脉冲次数越大,预处理试样的晶化体积分数越大,且Tg增大、Tx和Tp减小。对深冷+磁场预处理试样进行763.15K、783.15K、803.15K退火处理研究表明,试样的平均晶粒尺寸为31.2nm、28.5 nm、29.8nm,且随退火温度的升高先减小后增大,晶化体积分数退火温度的升高而增大。而对预处理试样进行20min、30min、45min不同退火时间处理研究表明,试样的平均晶粒尺寸随着时间的延长先减小后增大。晶化体积分数增大,分别为26.46%、28.92%、30.61%。VSM检测结果表明,经深冷+不同磁场参数处理后的非晶/纳米晶试样,其Ms值均大于淬态试样。但也发现,随着脉冲次数或磁场强度增大,Ms和Hc皆呈增大的趋势,且后者的增幅大于前者,表明磁场强度、脉冲次数的无限增加对非晶样的磁性能并不一定是有利的。同时也发现经深冷+磁场处理后非晶样的Ms值随退火温度或时间的增加先增大后减小,Mr/Ms呈先减小后增大。最终认为Fe80Si9B11非晶试样在液氮深冷处理48h,磁场处理(7T,700)及晶化处理(783.15K,30min)条件下,得到微观组织结构α-Fe、Fe2B、FeSi,其饱和磁化强度达到最大值,剩磁比最小,可认为软磁性能较为优异。
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