Nb添加对CoFeSiB合金非晶形成及软磁性能的影响

论文摘要

本文利用真空电弧熔炼炉及熔体旋淬设备制备制备直径分别为2mm、3mm、8mm的钴基金属圆棒和厚度直径均为50μm的薄带和细丝,研究了Nb对CoFeSiB合金非晶形成倾向的影响,利用XRD、SEM、TEM等技术分析了Nb元素在不同条件下的析出形貌并进行了物相鉴定,通过差热分析设备研究了Nb对合金热稳定性的影响并通过薄带分析验证了Nb对提高CoFeSiB合金非晶形成倾向的影响,计算不同凝固方法下的冷却速度并初步分析了Nb对CoFeSiB合金软磁性能的影响。分析表明采用铜模吸铸法制备的原始Co68.15Fe4.35Si15.25B12.25合金2mm试样时析出相包括hcpCo、Co2B组成的共晶组织和Fe3B相;当试样尺寸增加到3mm时析出相中原来的hcpCo转变为fccCo,Co2B转变为Co3B同时还包含着Fe3B和新形成的Co2Si,说明hcpCo和Co2B相均为快速凝固条件下形成的亚稳相;加入2%Nb后粗大的Co树枝晶消失,2mm试样仅有Co2B相,3mm试样心部除Co、Co2B、Co2Si外还新形成了Co23Nb7Si18相。表明Nb的加入在快速凝固条件下能显著提高合金的非晶形成倾向。Nb提高CoFeSiB合金的非晶形成倾向主要是使原始合金中的粗大树枝晶破碎,细化组织,形成具有纳米级别的等轴晶。通过TEM研究不同Nb含量的薄带发现含2% Nb的合金成分在相同状态下具有更高的非晶形成倾向且Nb的加入能够提高合金的热稳定性。其中晶化过程由原来的一级晶化转变为二级晶化,相应得晶化温度也由原来的Tx=546℃提高到Tx1=562.5℃,Tx2=663.5℃。不同冷却条件制备CoFeSiB系合金的冷却速度计算表明:利用高真空熔体旋淬设备制备制备出的50μm厚度的非晶薄带冷却速度高达2×105 K/s,而采用铜模吸铸方法制备的2mm、3mm的试样冷却速度分别为1.23×103 K/s和5.46×102K/s。PPMS测量结果表明Nb能够提高CoFeSiB合金软磁性能,添加Nb后非晶态合金丝材的饱和磁化强度Ms、矫顽力Hc、剩余磁化强度Mr分别为97emu/g、0.009Oe和75.3 emu/g,显示了合金具有良好的软磁性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 非晶态合金的形成机理及结构特点
• 1.3 微量元素添加对合金非晶形成倾向的影响
• 1.4 非晶合金的制备方法
• 1.4.1 传统非晶态合金的制备
• 1.4.2 块体非晶合金的制备
• 1.5 Co 基合金的研究现状及应用
• 1.6 选题的意义及研究内容
• 第2章 试验材料的制备和分析方法
• 2.1 合金成分的选择
• 2.2 合金样品的制备
• 2.3 分析测试方法
• 2.3.1 透射电镜分析
• 2.3.2 热分析
• 2.3.3 X-衍射分析
• 2.3.4 软磁性能分析
• 2.3.5 扫描电镜分析
• 第3章 Nb 添加对CoFeSiB 合金棒组织结构的影响
• 3.1 引言
• 3.2 Co-Fe-Si-B 合金凝固组织分析
• 3.2.1 Co-Fe-Si-B 合金宏观组织形貌
• 3.2.2 Co-Fe-Si-B 合金相结构分析
• 3.3 Nb 对Co-Fe-Si-B 合金组织影响
• 3.3.1 Co-Fe-Si-B-2% Nb 合金宏观形貌
• 3.3.2 Co-Fe-Si-B-2% Nb 合金相结构分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 不同冷却速率下CoFeSiB 系合金的组织结构特征
• 4.1 引言
• 4.2 不同冷却速率下Co-Fe-Si-B-2% Nb 合金组织演变规律
• 4.2.1 不同冷却速度下合金宏观组织形貌
• 4.2.2 不同冷却速度下合金相结构分析
• 4.3 不同工艺CoFeSiB 合金冷却速度的计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 Nb 对CoFeSiB 合金软磁性能的影响
• 5.1 前言
• 5.2 铸态CoFeSiB-Nb 合金软磁性能比较
• 5.3 Nb 添加提高铸态CoFeSiB-Nb 合金软磁性能分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢