退火温度及P元素对FeCo基纳米晶合金结构和磁性能影响

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纳米晶软磁合金因为具有优异的软磁性能,被广泛应用于各个方面,例如:变压器,扼流圈等。本文主要研究了退火温度对(Fe0.9Co0.1)72.7Al0.8Si13.5Cu1Nb3B8V1合金高温软磁性能的影响。P元素添加对(Fe0.9Co0.1)73.5Si13.5Nb3Cu1B9-xPx(x=0,2,4)合金晶化机制,微观结构和软磁性能的影响。制备了(Fe0.9Co0.1)72.7Al0.8Si13.5Cu1Nb3B8V1合金非晶条带,通过差热分析(DSC)研究了合金的晶化机制,发现合金的晶化温度间隔较宽,第二晶化温度较高。利用X射线衍射(XRD)图谱和测试初始磁导率研究了纳米晶合金在510~690℃退火后的结构和软磁性能。在510~630℃的退火温度范围内,只有软磁结晶相从非晶基体中析出。随着退火温度的升高,晶粒尺寸(D)由11.9nm逐渐增大到13.7nm,晶相体积分数(Vcry)由58%逐渐增大到89%,非晶层厚度(?)由2.37nm逐渐减小到0.54nm。初始磁导率随温度的变化(μi-T曲线)表明,μi随着温度的升高而下降,但下降速率不同,退火温度(Ta)越高,μi的衰减越慢。随着退火温度(Ta)升高到630℃,高温μi逐渐提高,高达1500的μi可以保持到600℃。然而,由于残留的非晶质基体中析出了硬磁相,因此高温μi在690℃退火后急剧恶化。研究还发现在400-600℃范围内,经630℃退火(Fe0.9Co0.1)72.7Al0.8Si13.5Cu1Nb3B8V1合金的初始磁导率大于经560℃退火(Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9的初始磁导率。因此,630℃退火(Fe0.9Co0.1)72.7Al0.8Si13.5Cu1Nb3B8V1合金的高温磁性能优于560℃退火(Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金的高温磁性能。制备了(Fe0.9Co0.1)73.5Si13.5Nb3Cu1B9-xPx(x=0,2.0,4.0)系列合金。通过DSC分析,发现随着P的添加第一晶化温度逐渐降低,有利于较低的温度析出软磁晶化相,但是x=4.0的合金,第二晶化温度较低,晶化温度间隔较小,不利于在较宽的温度范围形成单一的晶化软磁晶化相。同时随着P元素的添加,非晶相居里温度逐渐降低,所以x=4.0合金的高温软磁性能较差。通过研究真空退火后初始磁导率随温度的变化,我们发现x=2.0合金的室温和高温软磁性能比x=4.0合金更好。所以过量的P添加会破坏合金的软磁性能。因此我们重点研究了x=2.0合金的软磁性能,观察到580℃退火(x=2.0)合金的高温软磁性能较好,主要归因于较薄的晶间非晶层厚度。
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