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FeSiBMoCrCuP非晶/纳米晶软磁合金制备、结构与性能研究

作　者: 徐黎明
导　师: 甘章华
学　校: 武汉科技大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 纳米晶合金 FeSiBMoCrCuP 软磁性能 稀土Y 初始磁导率
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


铁基非晶纳米晶合金由于具有优异的综合软磁性能而被广泛关注，如高饱和磁感应强度Bs、高磁导率μ和低矫顽力Hc。本文以Mo-Cr复合代替Nb，并添加适量P，开发出一类新型FeSiBMoCrCuP非晶/纳米晶合金，并研究了该合金的晶化行为以及软磁性能，同时研究了B含量的变化和稀土元素Y的添加对该类合金的结构和软磁性能的影响。采用中频感应熔炼炉在大气条件下进行熔炼，采用单辊甩带机制备了Fe81-xSi13BxCu1Mo2Cr1P2（x=8.69.6）和Fe71.4-ySi13B9.6Cu1Mo2Cr1P2Yy（y=50ppm，77ppm）两种系列成分的合金带材。利用差热分析仪（DTA）、X-射线衍射仪（XRD）、HT35铁芯测量仪和TYU-2000M软磁性能测量仪对非晶态和晶化后的带材的微观结构和软磁性能进行了测试和表征。对Fe71.4Si13B9.6Cu)1Mo2Cr1P2非晶合金经不同温度退火得到的纳米晶合金的结构和软磁性能进行了研究。结果表明，在添加少量P的前提下，Mo-Cr复合能够全部代替Finemet合金中Nb得到纳米晶合金，并且同样具有良好的综合软磁性能，特别是初始磁导率可达到13万Gs/Oe。由XRD结果可知，该合金样品在淬态下为完全非晶态，经过525°C等温退火30min后表现出最佳的软磁性能：Bm=1.04T（H=5.165A/m），μ0=130000Gs/Oe，f=50Hz时，Hc=1.48A/m，Ps=0.012W/kg；f=1000Hz时， Hc=3.14A/m，Ps=2.133W/kg。研究了B含量对Fe81-xSi13BxCu1Mo2Cr1P2（x=8.69.6）合金的结构和性能的影响。结果表明，当B<9.5时，XRD图谱中除了一个宽峰外，还有少量的晶体衍射峰，当B≥9.5时，XRD图谱中只出现了一个宽峰，表明结构为非晶态。由DTA分析可知，样品的一次晶化峰起始温度Tx1随B含量的增大而减小，同时第一，二次晶化峰起始温度的温差ΔTx随B含量的增加而减少。磁性能检测结果显示，退火后合金的初始磁导率μ0随着B含量的增加而增大，B含量为9.5和9.6的样品表现出了优异的软磁性能。研究了微量稀土Y对Fe71.4Si13B9.6Cu1Mo2Cr1P2合金的制备和性能的影响。结果表明，添加少量的稀土Y能够净化钢液，提高钢液的流动性，对于顺利的喷制非晶带材具有良好的作用。添加稀土Y使Fe71.4Si13B9.6Cu1Mo2Cr1P2合金的最佳退火温度降低1015°C，减小合金初始磁导率μ0，但是提高最大磁导率μm。饱和磁感应强度随着稀土量的增加也有所增大，在Y=77ppm时达到了1.192T（H=5.165A/m）；矫顽力Hc和损耗Ps有所增大。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-24
  1.1 非晶态合金  9-18
    1.1.1 非晶态合金的发展及应用  9-10
    1.1.2 非晶合金形成的基本理论  10-14
    1.1.3 传统非晶合金的制备方法  14-16
    1.1.4 大块非晶合金的制备方法  16-18
  1.2 纳米晶合金  18-22
    1.2.1 纳米晶的发展及应用  18-20
    1.2.2 铁基纳米晶合金形成机理  20-22
    1.2.3 由非晶制备纳米晶主要方法  22
  1.3 目前铁基纳米晶软磁合金存在的问题  22-23
  1.4 本课题的研究内容和意义  23-24
第二章 实验方法  24-34
  2.1 实验方案  24-25
  2.2 非晶带材的制备  25-29
    2.2.1 合金成分设计及原料选择  25
    2.2.2 实验设备  25-26
    2.2.3 实验方法及工艺参数  26-29
  2.3 纳米晶合金的制备  29-31
    2.3.1 实验设备及参数  29-30
    2.3.2 热处理工艺及实验方法  30-31
  2.4 实验样品的处理及分析测试方法  31-33
    2.4.1 X 射线衍射分析  31
    2.4.2 差热分析  31-32
    2.4.3 磁导率的测试  32
    2.4.4 磁性能测试  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 Fe_(71.4)Si_(13)B_(9.6)Cu_1Mo_2Cr_1P_2铁基纳米晶软磁合金结构与磁性能的研究  34-43
  3.1 Fe_(71.4)Si_(13)B_(9.6)Cu_1Mo_2Cr_1P_2合金样品 XRD 分析  34-35
  3.2 Fe_(71.4)Si_(13)B_(9.6)Cu_1Mo_2Cr_1P_2合金样品热分析  35-36
  3.3 Fe_(71.4)Si_(13)B_(9.6)Cu_1Mo_2Cr_1P_2合金样品伏安法测试与分析  36-38
  3.4 Fe_(71.4)Si_(13)B_(9.6)Cu_1Mo_2Cr_1P_2合金样品磁性能测试  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章 B 含量对 FeSiBMoCrCuP 系铁基纳米晶合金结构和磁性能影响  43-53
  4.1 X 射线衍射分析  43-44
  4.2 差热分析  44-46
  4.3 伏安法分析  46-47
  4.4 磁性能分析  47-51
  4.5 本章小结  51-53
第五章 微量稀土钇对 FeSiBMoCrCuP 非晶/纳米晶合金结构和磁性能影响  53-59
  5.1 差热分析  53-55
  5.2 伏安法分析  55-57
  5.3 磁性能分析  57-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
附录  65

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