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FeCuNb（Ti）SiB结构与磁性能研究

作　者: 童辉
导　师: 严密
学　校: 浙江大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: Finemet合金 非晶形成能力 非晶纳米晶 磁性能 球磨
分类号: TG139.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(商品名Finemet)具有高饱和磁化强度,低矫顽力以及远小于硅钢的涡流损耗,因而有望成为一种广泛应用的新型软磁合金材料。本文采用单辊液态急冷法制备非晶合金条带,经过真空退火热处理和球磨后热处理两种制备工艺,成功制备了Fe73.5Cu1Nb3-xTixSi13.5B9(x= 0,1,2,3)纳米晶软磁合金,研究Ti掺杂对Finemet非晶合金条带晶化行为以及退火工艺、球磨工艺、Ti含量对其微观形貌、相结构、软磁性能等的影响结构及磁性能的影响。主要研究结果如下：铁基纳米晶软磁合金材料经过退火处理得到非晶基体上均匀分布颗粒尺寸小于交换耦合长度Lex=35 nm的α-Fe(Si)纳米晶软磁相是获得优异软磁性能的前提。含Ti元素的合金液相混合焓低于标准Finemet合金,随着Ti元素含量的增加,合金的液相混合焓变小,非晶形成能力增强。随Ti含量增加,DSC曲线上第一晶化相和第二晶化相的峰值温度差△Tp不断加大,α-Fe(Si)纳米晶粒软磁相形成温度范围拓宽。同时,晶化峰值温度随着升温速率的提高而相应增高。Ti含量为0和1%的样品经过500℃和550℃真空退火1 h后,非晶态样品析出单一的α-Fe(Si)相软磁相；当Ti含量达到2%时,DO3超结构相开始析出,并随着Ti含量的增大而增多。样品经过550℃真空退火1 h明显较500℃真空退火1 h晶化程度高,其饱和磁化强度Ms达到149.34 emu/g,矫顽力Hc降低到1.151 G(3% Ti)。热处理温度的提高有效降低了磁晶各向异性常数K,,优化了合金的软磁性能。相对于条带直接热处理,经过球磨后的条带析出的纳米相晶粒尺寸明显降低。长时间球磨后Ti元素的添加对矫顽力降低作用明显,球磨60 h后,矫顽力Hc从不含Ti元素时的94.323 G降低到Ti含量为3%时候的9.938 G。饱和磁化强度Ms不含Ti元素时的133.48 emu/g增大到Ti含量为3%时候的144.52 emu/g。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-26
  1.1 概述  10-12
  1.2 铁基纳米晶软磁材料  12-16
    1.2.1 铁基纳米晶软磁材料的分类  12-13
    1.2.2 Finemet合金的研究现状  13-16
  1.3 Finemet非晶纳米晶软磁材料的晶化机理  16-20
    1.3.1 晶化机理  16-17
    1.3.2 晶化过程  17-20
  1.4 纳米晶软磁材料的磁晶各向异性模型  20-24
    1.4.1 单相随机各向异性模型  21-22
    1.4.2 扩展随机各向异性模型  22-24
  1.5 选题意义及研究内容  24-26
2 实验方法  26-32
  2.1 技术路线  26-27
  2.2 样品制备  27-30
    2.2.1 合金铸锭试样的制备  27
    2.2.2 非晶薄带试样的制备  27-28
    2.2.3 非晶退火  28-29
    2.2.4 机械球磨  29-30
  2.3 微观组织观察、结构、成分分析  30-32
    2.3.1 差示扫描量热分析(DSC)  30
    2.3.2 X-射线衍射分析(XRD)  30-31
    2.3.3 扫描电子显微镜观察  31
    2.3.4 磁性能测试  31-32
3 Fe_(73.5)Cu_1Nb_(3-x)Ti_xSi_(13.5)B_9合金的非晶形成能力与磁性能  32-52
  3.1 引言  32
  3.2 实验  32-33
  3.3 结果与讨论  33-50
    3.3.1 非晶形成能力  33-34
    3.3.2 晶化行为  34-36
    3.3.3 退火后合金的相结构与磁性  36-38
    3.3.4 热处理温度对合金的相结构影响  38-40
    3.3.5 退火温度和Ti含量对Finemet合金形貌影响  40-42
    3.3.6 能谱分析  42-50
  3.4 本章小结  50-52
4 Fe_(73.5)Cu_1Nb_(3-x)Ti_xSi_(13.5)B_9合金粉的结构与磁性能  52-62
  4.1 引言  52-53
  4.2 球磨时间对Finemet合金结构与微观形貌的影响  53-56
    4.2.1 球磨时间对合金微观形貌的影响  53-54
    4.2.2 球磨时间对合金相结构的影响  54-56
  4.3 球磨时间对Finemet磁性能的影响  56-60
  4.4 本章小结  60-62
5 全文结论  62-64
参考文献  64-70
作者简历及攻读硕士期间发表的论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 非晶态合金
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