【摘 要】
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随着能源短缺和环境污染问题日益严峻的情况下,Fe基非晶纳米晶合金作为一类新型的绿色功能材料,由于具有优异的软磁性能,可以在配电变压器、电机等输电和能源转换领域取代硅钢,促进器件向节能化、小型化、高效性和高稳定性方向发展。而高Fe含量的Fe基非晶纳米晶合金由于Fe含量较高（≥80 at.%）导致非晶形成能力（GFA）低和热稳定性差等问题,难以应用于商业化生产。因此,研究合金成分、热处理工艺对优化Fe
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随着能源短缺和环境污染问题日益严峻的情况下,Fe基非晶纳米晶合金作为一类新型的绿色功能材料,由于具有优异的软磁性能,可以在配电变压器、电机等输电和能源转换领域取代硅钢,促进器件向节能化、小型化、高效性和高稳定性方向发展。而高Fe含量的Fe基非晶纳米晶合金由于Fe含量较高（≥80 at.%）导致非晶形成能力（GFA）低和热稳定性差等问题,难以应用于商业化生产。因此,研究合金成分、热处理工艺对优化Fe基非晶纳米晶合金软磁材料性能具有理论和实际意义。本文利用单辊甩带法制备了Fe85Si6-xB8Cu1Cx（x=0,1,2,3,4,5,6）合金条带,研究了C元素替代Si元素对其GFA、热稳定性以及软磁性能的影响,并且深入探讨了C元素含量及热处理工艺对Fe85Si6-xB8Cu1Cx非晶纳米晶合金条带物相组成、微观组织以及软磁性能的影响。研究结果表明,C元素的添加有利于提高Fe85Si6-xB8Cu1Cx合金条带的GFA和热稳定性,其中Fe85Si2B8Cu1C4合金的GFA最强,且该非晶合金的第一结晶峰起始温度(Tx1)和第二结晶峰起始温度(Tx2)的差值ΔTx(ΔTx=Tx2-Tx1)高达169°C,这为进一步热处理拓宽了温度窗口,并且有利于在退火过程中控制晶粒尺寸,使其获得优异的软磁性能。进一步的研究结果表明,添加C元素能够改善Fe85Si6-xB8Cu1Cx非晶纳米晶合金条带的软磁性能,该非晶合金条带在Tx1温度下等温退火10 min,最终Fe85Si4B8Cu1C2非晶合金条带析出的α-Fe相的体积分数为62.32%,晶粒尺寸为20.39 nm,其饱和磁感应强度（Bs）高达1.95 T,矫顽力（Hc）低至3.9 A/m。为了降低析出相的晶粒尺寸,保持退火温度不变,缩短退火时间,制备的Fe85Si2B8Cu1C4纳米晶合金条带析出的α-Fe相的体积分数为66.54%,晶粒尺寸为20.96 nm,其Bs高达1.96 T,Hc低至4.2 A/m。Fe85Si2B8Cu1C4合金条带具有较强的GFA和热稳定性,经等温退火5 min后,展现了优异的综合软磁性能,因此,Fe85Si2B8Cu1C4非晶纳米晶合金具有足够的GFA、高的热稳定性、低成本、高Bs和低Hc的优点,有望应用于商业生产。
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