非晶态合金中的原子长程无序、短程有序排列,可看成是粘滞性很大的过冷液体,与晶态合金相比,在物理、化学和机械性能等方面都发生了显著的变化,具有很多晶态材料所不具备的力、热、光、电、磁等物理性质和很多独特的化学性质。非晶软磁合金是近几十年材料领域研究的热点之一,尤其是高Bs非晶带材作为软磁材料的研究和应用。然而,现在商业化的非晶软磁合金带材存在Bs低,热稳定性差和非晶形成能力差等问题,因此需要深入研究其影响机理并开发新型高性能非晶软磁合金。同时,新型非晶软磁合金的生产工艺性、抗氧化性和耐腐蚀性等对于带材生产、热处理和后期应用都具有重要作用,也需要进行系统的研究,并开发配套的带材生产和处理工艺。本文基于当前比较热门的不含大原子半径元素的高Bs非晶软磁合金,采用单滚甩带法和振动磁强计研究了合金成分对非晶形成能力和软磁性能的影响规律,通过调整合金成分开发出软磁性能优良的新型非晶合金,并系统评价了高Fe含量的FeSiB、FeSiBPC和FeNiSiBP等合金制备的工艺性,开发了熔体净化工艺和新型热处理工艺。主要进展如下:(1)Fe(SiBPC)合金体系中,Fe不仅可与Si、P、C和B等类金属元素形成大、中、小原子组合,而且各类金属元素间都有大的负混合焓,因此符合高非晶形成能力判定条件。此外,通过排除大原子半径的其他金属元素,在充分发挥各类金属元素提高合金非晶形成能力的同时,可提高合金成分中Fe的含量,为获得高Bs非晶合金成分创造条件。通过比较Fe83B17、Fe83B15Si2、Fe83B14Si2C1、Fe83B12Si2P3和Fe83B11Si2P3C1等合金的非晶形成能力,发现合金体系越复杂,非晶形成能力越高。P和C的添加可提高Fe2B相的稳定性,Si的添加能使初晶相从Fe2B相转变为竞争析出的α-Fe相。(2)采用工业原材料制备高Bs Fe83B11P3Si2C1非晶合金过程中,发现杂质导致淬态带材自由表面形成晶化层,严重恶化了软磁性能。为解决这一问题,开发了B2O3和CaO的混合熔体净化除渣剂,不仅可以有效降低带材制备轮辊的线速度,提高合金的非晶形成能力,抑制带材的自由表面晶化问题,还可以大幅提高软磁性能,包括提高磁导率和降低矫顽力。其净化机制为净化剂吸收高熔点杂质,避免晶态相的异质形核产生。但是值得指出的是合金熔体净化后其制备的带料饱和磁感应强度Bs从1.67 T降低到1.65 T。(3)在具有较强非晶形成能力合金FeSiBP的基础上,通过Ni的添加,开发了具有高非晶形成能力和优异磁性能的(Fe1-xNix)78Si4B13P5(x=0-0.8)合金。元素Ni的添加降低了合金的熔点,减少凝固析出峰的数量,使合金更接近共晶点,提高了非晶形成能力,可满足带材生产要求;同时该合金具有大过冷液相区宽度和较高的热稳定性,满足热处理的要求,具有较好的工艺性。(Fe1-xNix)78Si4B13P5(x=0-0.8)合金具有优异的磁性能,Bs达到0.65-1.57 T,Hc仅为2.1-0.7 A/m,磁导率高达9-25×103。合金的磁性能优于目前商业化的Fe Ni基非晶合金。(4)P的添加明显降低了FeSi BP合金的抗氧化性,降低了表面氧化和整体氧化温度以及表面氧化层的稳定温度区间。氧化会导致高P含量FeSiBP合金表面金属颜色的改变,并会导致磁性能的大幅降低,即矫顽力增大,磁导率降低。氧化还会导致带材表面磁畴的模糊,以及很强的磁畴钉扎作用。含氢气氛的热处理可以有效还原FeSiBP合金的表面氧化层,使发生严重氧化的带材表面重新恢复金属颜色,并大幅提高带材的软磁性能,是解决高P含量合金带材在热处理过程中所产生氧化问题的一种有效的方法。