Fe基软磁非晶合金的制备与表征

论文摘要

块体非晶合晶（Bulk Metallic Glasses）又称块体金属玻璃是一种处在非晶态的金属合金,在所有体系的非晶合金当中Fe基的非晶合金,因为非晶的特殊结构具有很好的软磁特性（高的磁化饱和强度、低的矫顽力、高的磁导率等）使得它成为目前最具有商业化前景的非晶合金之一,但是Fe基非晶合金相比于其它的非晶合金更难制备,因为它需要非常高的冷却速率（约为105K/s的冷却速率）,且Fe基非晶合金的制备需要的原材料纯度很高,这使得铁基非晶合金的生产成本大大提高,这些原因在一定程度上限制了它的商业化进程。本文使用廉价的工业纯原材料,利用铜模吸铸和单铜馄甩带等方法制备了铁基非晶合金,研究了铁基非晶合金的形成能力、热稳定性和磁性能等。利用真空电弧熔炼吸铸的方法制一系列的临界直径为6mm的（Fe48Cr15Mo14C15B6Y2）l0o-xNix（x=0,6-9）合金棒。XRD、拉曼光谱的结果表明在Ni的含量小于9时均为完全非晶结构；DTA的结果可以发现随着Ni的增加合金的过冷液相区△T分别为：35K、24K、23K、18K,说明随着Ni元素的添加非晶的形成能力变差；从样品的磁滞回线可以看出,所有的样品均表现出明显的顺磁特性。选取了一个含铁量比较高（>70at.%）的非晶体系FeCPSiBMo,并且在体系当中采用了部分的工业纯的原材料（磷铁合金、铁硼合金、工业纯的铁）,利用铜模吸铸的方法制备了一系列的Fe79.4-xCxSi3.5B5.1P8.9Mo3Mno.1（x=4.2、5.2、7.0）临界直径为4mm,2mm非晶合金棒。实验结果表明：Fe74.2C5.2Si3.5B5.1P8.9Mo3Mno.1具有较好的形成能力,其临界直径能达到4mm,合金的最大过冷液相区达到了43K。通过VSM的结果发现,所有的合金样品都具有高于1T的磁化饱和强度,并且具有较小的矫顽力,最小达到了204A/m,体系的最大磁化饱和强度达到了1.16T。利用单铜辊真空甩带的方法,在不同转速下,制备了Fe74.2C5.2Si3.5B5.1P8.9Mo3Mno.1非晶条带样品。对其在不同温度（低于Tg的温度,高于Tg低于Tx的温度,高于Tx的温度）和不同时间（10,20,30,40min）条件下进行真空退火。实验结果表明,这一体系的非晶合金最佳退火温度在高于Tg小于Tx之间,最佳退火时间约为10min。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 目录
• 绪论
• 第一节 引言
• 第二节 非晶合金发展历史
• 第三节 非晶合金的磁性能研究
• 第一章 基本理论
• 第一节 引言
• 第二节 非晶的形成理论
• 第三节 非晶合金成份设计原则
• 第四节 非晶合金形成能力判据
• 第二章 主要实验方法
• 第一节 实验基本流程
• 第二节 合金样品表征方法
• 第三章 Ni元素对FeCrMoCBY非晶合金的形成能力热稳定性的影响
• 第一节 引言
• 第二节 实验
• 第三节 结果与讨论
• 第四节 本章小结
• 第四章 C的添加对FeCPSiBMoMn块体非晶合金形成能力及软磁特性的影响
• 第一节 引言
• 第二节 实验
• 第三节 结果与讨论
• 第四节 结论
• 第五章 真空退火对非晶磁性能的影响
• 第一节 引言
• 第二节 实验
• 第三节 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历