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Fe（Co）-Hf-B-Cu高温软磁合金形成及磁脉冲处理效应

作　者: 李正明
导　师: 晁月盛
学　校: 东北大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 非晶合金 低频脉冲磁场处理 X光衍射 穆斯堡尔谱 微结构 软磁性能
分类号: TG139.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


铁基非晶态合金具有优良的软磁性能,是一种极具应用前景的功能材料。随其高温稳定性的提高,越来越受到国内外研究人员的广泛关注。本文首先对(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1合金进行了化学成分设计,然后用真空电弧炉冶炼获得母合金,最后以熔体急冷单辊法制备了(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1(x=0、0.05、0.1、0.3)非晶合金条带,薄带厚度在30μm-4μm,宽度在3 mm左右。以X射线衍射分析等方法对所制备的合金薄带进行了分析表征,结果表明x=0、0.1两种成分合金条带出现了明显的晶化,而x=0.05、0.3两种成分的合金条带的X射线衍射花样则表现为有一非晶包,为完全非晶态。透射电镜分析表明Fe82Co4Hf7B6Cu1和Fe60Co26Hf7B6Cu1淬态合金条带的衍射环为宽化了的漫散环状结构,且基体形貌衬度均匀,由此可以判断其淬态的薄带为非晶态。这两个试样的穆斯堡尔谱均为不对称的展宽的六线谱,且第2、5峰峰高明显大于第1、6峰峰高,具有明显的非晶态特征。对非晶薄带进行了低频脉冲磁场处理,脉冲磁场参数分别为：脉冲频率10-40Hz、脉冲时间90-300s、脉冲场强150-350 Oe。利用穆斯堡尔谱(MS)、振动样品磁强计(VSM)、透射电子显微镜(TEM)、示差热分析(DTA)和显微硬度计等方法,对磁脉冲处理的(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1非晶合金的微观结构、热稳定性、磁性能和力学性能等进行了研究。热分析表明,淬态的Fe82Co4Hf7B6Cu1和Fe60Co26Hf7B6Cu1合金条带的DTA曲线均有两个放热峰,二者分别对应非晶的晶化析出峰,随着升温速率的增加,晶化析出峰均向高温方向移动。通过计算发现Fe60Co26Hf7B6Cu1的晶化激活能为1.59ev比Fe82Co4Hf7B6Cu1的2.25ev低,即Co含量大的非晶条带不稳定,容易发生晶化。非晶合金的低频脉冲磁场处理,可导致试样室温微量晶化。随脉冲磁场频率、场强的增加或处理时间的延长,晶化相的晶化析出量有增加的趋势。对Fe82Co4Hf7B6Cu1和Fe60Co26Hf7B6Cu1非晶条带的磁脉冲处理后的软磁性能初步测量发现,Fe82Co4Hf7B6Cu1在不同场强处理条件下的饱和磁化强度与淬态相比有所降低;而Fe60Co26Hf7B6Cu1的饱和磁化强度随脉冲磁场频率的增加,其矫顽力和饱和磁化强度呈非单调变化,当H=222Oe、T=240s、f=20Hz时软磁性能最好。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-27
  1.1 序言  11-13
  1.2 非晶态合金概述  13-18
    1.2.1 非晶合金及其发展  13-14
    1.2.2 非晶态合金的结构、特点及用途  14
    1.2.3 非晶态合金形成机理  14-15
    1.2.4 非晶态软磁合金的发展应用  15-17
    1.2.5 铁基非晶合金研究进展  17-18
  1.3 纳米晶材料发展概况  18-20
  1.4 非晶态合金的制备  20-22
  1.5 非晶态合金软磁性能的优化  22-25
    1.5.1 处理方法  22-25
    1.5.2 脉冲处理方法及其优点  25
  1.6 本课题研究目的、意义和内容  25-27
第2章 实验方法和实验原理  27-35
  2.1 X射线衍射分析  27
  2.2 热重差热分析  27-28
  2.3 透射电镜分析  28
  2.4 穆斯堡尔谱测量  28-33
    2.4.1 穆斯堡尔效应  28-30
    2.4.2 穆斯堡尔谱仪工作原理  30
    2.4.3 穆斯堡尔谱参数  30-32
    2.4.4 穆斯堡尔效应的测量方法  32-33
  2.5 振动样品磁强计  33
  2.6 显微硬度计  33-35
第3章 非晶合金试样的制备  35-53
  3.1 实验的总体方案  35-36
  3.2 合金成分设计  36-37
    3.2.1 合金成分设计原则  36
    3.2.2 Fe(Co)-Hf-B-Cu成分设计  36-37
  3.3 非晶合金制备  37-46
    3.3.1 配料及准备过程  37-38
    3.3.2 母合金制备  38-40
    3.3.3 非晶薄带制备  40-46
  3.4 合金薄带的检测  46-51
    3.4.1 薄带的显微形貌分析  46-47
    3.4.2 X射线检测  47-49
    3.4.3 透射电镜检测  49-50
    3.4.4 穆斯堡尔谱检测  50-51
  3.5 本章小结  51-53
第4章 非晶合金脉冲磁场处理效应  53-77
  4.1 脉冲磁场处理  53-54
  4.2 力学性能研究  54-57
    4.2.1 引言  54
    4.2.2 显微硬度的测定  54-56
    4.2.3 磁脉冲处理脆化效应分析  56-57
  4.3 晶化激活能研究  57-60
  4.4 非晶合金Fe_(82)Co_4Hf_7B_6Cu_1、Fe_(60)Co_(26)Hf_7B_6Cu_1的微结构研究  60-71
    4.4.1 脉冲磁场场强变化对非晶合金Fe_(82)Co_4Hf_7B_6Cu_1、Fe_(60)Co_(26)Hf_7B_6Cu_1微结构的影响  60-65
    4.4.2 脉冲磁场频率变化对非晶合金Fe_(82)Co_4Hf_7B_6Cu_1、Fe_(60)Co_(26)Hf_7B_6Cu_1微结构的影响  65-69
    4.4.3 脉冲磁场作用时间变化对非晶合金Fe_(82)Co_4Hf_7B_6Cu_1、Fe_(60)Co_(26)Hf_7B_6Cu_1微结构的影响  69-71
    4.4.4 小结  71
  4.5 非晶合金Fe_(82)Co_4Hf_7B_6Cu_1、Fe_(60)Co_(26)Hf_7B_6Cu_1的软磁性能研究  71-75
    4.5.1 脉冲磁场强度变化对Fe_(82)Co_4Hf_7B_6Cu_1软磁性能的影响  71-72
    4.5.2 脉冲磁场频率变化对Fe_(60)Co_(26)Hf_7B_6Cu_1软磁性能的影响  72-74
    4.5.3 成分不同对非晶合金软磁性能的影响  74-75
  4.6 本章小结  75-77
第5章 结论及展望  77-79
  5.1 研究结论  77-78
  5.2 研究展望  78-79
参考文献  79-85
致谢  85

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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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