【摘 要】
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Fe基非晶\纳米晶合金具有优异的软磁性能,如高的饱和磁感应强度(Bs)、低的矫顽力(Hc)、高的磁导率(μe)等,广泛应用于电力、电子领域。此外,其制造与应用的双节能特点也非常符合我国碳达峰与碳中和的发展战略。近年来开发的NANOMET(FeSiBPCu系)纳米晶软磁合金具有良好的软磁性,其饱和磁感应强度(大于1.80 T,接近硅钢)较目前广泛使用的FINEMET(FeSiBCuNb系)纳米晶软磁
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Fe基非晶\纳米晶合金具有优异的软磁性能,如高的饱和磁感应强度(Bs)、低的矫顽力(Hc)、高的磁导率(μe)等,广泛应用于电力、电子领域。此外,其制造与应用的双节能特点也非常符合我国碳达峰与碳中和的发展战略。近年来开发的NANOMET(FeSiBPCu系)纳米晶软磁合金具有良好的软磁性,其饱和磁感应强度(大于1.80 T,接近硅钢)较目前广泛使用的FINEMET(FeSiBCuNb系)纳米晶软磁合金有明显的提高,且成本显著降低,是一种极有应用价值和前景的新型软磁合金。然而,其磁导率较FINEMET有明显降低,限制了其高频应用,此外,该合金由于高的含Fe量以及不含Nb元素(具有抑制晶粒长作用),对纳米晶化条件(退火工艺)要求苛刻,这些不足制约了其实际工业应用。针对上述问题,本论文以NANOMET(Fe83.3Si4B8P4Cu0.7)为基础合金,采用整体取代的方式添加了 Co、Mn和Ni元素,设计了(Fe83.3Si4B8P4Cu0.7)100-xMx(M=Co、Mn和Ni)合金系,系统地研究了不同元素添加及磁场退火对该合金系结构、磁性能、热稳定性和耐蚀性能的影响规律,确定了不同元素的适宜添加量。本论文主要研究内容和所取得的研究结果如下:(1)基于非晶态合金形成理论,依据(Fe83.3Si4B8P4Cu0.7)100-xMx(M=Co、Mn和Ni)合金系原子错配度(δ)和混合焓△Hmix的计算分析选取了 Co、Mn和Ni元素的合理添加范围(x≤6),制备了对应的合金条带。对淬态合金条带的结构、热稳定性和耐蚀性能进行分析研究,结果表明,随着M合金元素添加,该合金非晶形成能力降低,拥有足够宽的退火温度区间(>130℃),此外Co和Ni元素添加可以有效改善该合金淬态时的耐腐蚀性能。(2)研究了不同元素添加量对所制备的(Fe83.3Si4B8P4Cu0.7)100-xMx(M=Co、Mn和Ni)非晶合金条带的晶化行为和磁性能的影响规律,结果表明,Co元素的添加可以有效提高该合金的饱和磁感应强度,Co4合金具有1.79 T高饱和磁感应强度的同时拥有7.849 A/m的低矫顽力;Mn的添加可以拓宽该合金的最佳退火温度区间;适量Ni元素的添加可以显著地细化α-Fe晶粒尺寸,有效降低矫顽力、提高磁导率。Ni2合金饱和磁感应强度、矫顽力和磁导率分别为1.66T、4.3 A/m 和 12032。(3)进一步研究了磁场退火对(Fe83.3Si4B8P4Cu0.7)100-xMx(M=Co 和 Mn)快淬条带的晶化结构和磁性能影响。结果表明,合金在较小强度外加磁场下退火时并未析出纳米晶,合金的非晶结构和磁结构随着磁场强度增加变得更均匀。
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