【摘 要】
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在以“绿色环保,节能减排”为理念、坚持可持续发展战略的背景下,铁基非晶纳米晶合金用卓越的性能（包括高Bs、高ρ、低Hc等）作为保障,以显著的节能环保优势作为基础,在电器设备制造业中有着非常辽阔的市场。其中FINEMET系合金成本低廉,综合软磁性能较传统非晶合金更为优异,已经实现了工业化生产。但是由于其非晶形成能力较弱,热稳定性较差,难以满足高温应用环境的需求。因此,如何改善FINEMET合金的非晶
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在以“绿色环保,节能减排”为理念、坚持可持续发展战略的背景下,铁基非晶纳米晶合金用卓越的性能（包括高Bs、高ρ、低Hc等）作为保障,以显著的节能环保优势作为基础,在电器设备制造业中有着非常辽阔的市场。其中FINEMET系合金成本低廉,综合软磁性能较传统非晶合金更为优异,已经实现了工业化生产。但是由于其非晶形成能力较弱,热稳定性较差,难以满足高温应用环境的需求。因此,如何改善FINEMET合金的非晶形成能力及综合软磁性能成为研究的热点和难点。本文通过在Fe Si Nb Cu B体系的基础上添加适量的P元素来替换部分B元素和Si元素,结合退火工艺,得到综合软磁性能良好的Fe Si Nb Cu BP系非晶纳米晶合金。利用XRD、DSC、B-H仪、VSM、TEM等材料测试及表征手段,研究了合金成分、退火工艺、微观结构与磁学性能的关联性,揭示了磁学性能的变化机制,为Fe基非晶纳米晶软磁合金的发展提供创新性的理论依据。取得的主要成果如下:1.在Fe73.5Si13.5Nb3Cu1B9-xPx（x=0,3,6,9）合金薄带中,首先当P含量在6 at.%以内的时候,淬态带材均为完全非晶态结构。但是P含量增加使合金的有效退火温度区间ΔTx明显变窄,降低了其非晶热稳定性。P的适量添加能够有效抑制退火过程中α-Fe（Si）晶粒的长大,使得纳米晶粒更加细小,因此矫顽力更低,可达0.25 A/m以下。最佳软磁性能为Fe73.5Si13.5Nb3Cu1B6P3合金在500-550℃区间退火得到,其最优矫顽力为0.21-0.32A/m,饱和磁感应强度为1.07-1.11 T,在1 k Hz下的有效磁导率约为2.35×104。同时,在100 k Hz的高频下该合金仍然有高于x=0的磁导率,说明该合金具有较好的频率稳定性。2.在Fe73.5Si13.5-xNb3Cu1B9Px（x=0,3.5,7,10）合金中,首先这四个合金在淬态下都是完全非晶态结构。其次P含量的增加同样也降低了该组合金的非晶热稳定性。同时P元素替换部分Si使得纳米晶合金的α-Fe（Si）晶粒更加细小,从而降低了合金的矫顽力。其中P含量为3.5 at.%时经过500-525℃退火处理后得到的软磁性能最佳,其最优矫顽力为0.02-0.04 A/m,饱和磁感应强度为1.14-1.19 T。该合金1 k Hz下的最优磁导率在525℃退火1 min后得到,为3.22×104,高于Fe73.5Si13.5Nb3Cu1B6P3合金的最优磁导率2.35×104。
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