FeCo基非晶纳米晶的制备及软磁性能的研究

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Fe基非晶纳米晶作为软磁材料的一种,有着优异软磁性能、力学性能以及低廉的制备成本等优点,被广泛应用于新能源领域、5G通信领域。为了使Fe基非晶纳米晶开辟更加广泛的应用场景,需要进一步提高合金的软磁性能,如提高合金的Bs,降低Hc。提高Bs最简单有效的方法就是增加合金中铁磁性元素(如Fe、Co等)的含量。但是在提高铁磁性元素含量的同时,合金中非铁磁性元素(如P、Si、Cu等)含量必定会降低,降低合金的非晶形成能力,因此对合金带材的软磁性能、带材的尺寸产生不利影响。所以,制备出一种同时具有高Bs、低Hc,并且具有高非晶形成能力的FeCo基非晶纳米晶合金有着非常重要的意义。本文采用单辊甩带法制备出(Fe0.8Co0.2)98-xBxSi1Cu1(x=13、14、15、16)和(Fe0.8Co0.2)98-xBxSi1P1(x=13、14、15、16)两种体系的非晶纳米晶条带,通过Cu、P元素的替换添加、改变元素配比、优化软磁合金成分、采用不同的热处理工艺对条带进行热处理。并且利用XRD、TEM、SEM、DSC、SQUID研究了Cu、P等元素添加对FeCo基非晶纳米晶合金的的微观结构、表面形貌、热稳定性、玻璃形成能力以及软磁性能。研究结果如下:(1)(Fe0.8Co0.2)98-xBxSi1Cu1(x=13、14、15、16)系合金中,当B含量为13 at.%时,条带为晶化态,随着B含量的增加,条带呈现出非晶态,表明随着B元素含量的增加,该合金系的非晶形成能力明显增加。并且随着B含量的增加,条带的起始晶化温度以及约化玻璃转变温度都逐渐增加,表明条带的热稳定性和非晶形成能力随着B含量的增加而增加。(2)研究不同热处理工艺对(Fe0.8Co0.2)98-xBxSi1Cu1(x=13、14、15、16)系合金的软磁性能和微观结构的影响,研究表明,设置适当的热处理温度,控制热处理温度为3 min时,非晶条带内出现了大量的球形对称团簇和平移对称团簇,使条带由混乱无序态开始向稳定的有序态转变,此时合金的饱和磁感应强度达到最优,为1.80 T。当热处理时间增加到10 min,导致合金过退火,晶粒尺寸过大,相互交换耦合作用减小,饱和磁感应强度降低。(3)(Fe0.8Co0.2)98-xBxSi1P1(x=13、14、15、16)条带均为非晶态,并且均存在较明显的玻璃转变温度,(Fe0.8Co0.2)98-xBxSi1P1(x=13、14、15、16)条带的初始晶化温度均明显大于(Fe0.8Co0.2)98-xBxSi1Cu1(x=13、14、15、16)条带的初始晶化温度。结果表明,P元素相较于Cu元素的添加,更能提高Fe-Co-B-Si系的非晶形成能力和热稳定性。
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