高硅纳米晶与低硅含Co纳米晶合金结构及磁性能研究

摘要

本文主要研究了Fe73.5-xAlxSi17.5B5Cu1Nb3(x=0.6,0.8,1)，(Fe1-xCox)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3(x=0,0.5)和Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11-xAlx(x=0,1,2,3)纳米晶合金的微观结构和软磁特性。采用的主要实验方法有：差式扫描热量法（DSC），X射线衍射分析技术（XRD），静态磁性测量仪（NIM-2000S DC）和振动样品磁强计（VSM），实验室自制的高温磁导率测量仪。主要分析了Fe72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的高温软磁特性原理，以及在Fe72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金基础上掺杂Co和在Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11合金基础上用Al替代B对合金的结构和软磁特性的影响。
　　Fe73.5-xAlxSi17.5B5Cu1Nb3(x=0.6,0.8,1)系列合金的非晶相居里温度（TcA）与Fe73.5Si17.5B5Cu1Nb3合金相比变化不大；随着Al含量的增加，合金的第一晶化温度（Tx1）降低，第二晶化温度（Tx2）提高从而使晶化间隔温度（ΔTx=Tx2-Tx1）增加。对Fe73.5-xAlxSi17.5B5Cu1Nb3(x=0.6,0.8,1)合金进行不同温度的退火发现，x=0.8合金650℃退火后具有最好的高温软磁特性，原因是该合金在此温度退火后具有较大的晶化相体积分数（Vcry）和较薄的非晶层厚度（?）使得晶粒间在高温下具有强烈的交换耦合作用。
　　在 Fe72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的基础上用50％的Co代替 Fe形成的(Fe0.5Co0.5)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的非晶相居里温度TcA得到了较大提高，第二晶化温度（Tx2）也有所增加。对(Fe0.5Co0.5)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金进行510-640℃循环退火后发现：550℃退火后合金表现出优异的高温软磁特性，即10KHz下的初始磁导率μi大于1400并且μi与T大体保持平行且能维持到600℃，与Fe72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金相比，(Fe0.5Co0.5)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金高温软磁性能得到明显改善并且优于之前研究的Fe基和FeCo基合金。
　　在Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11-xAlx(x=0,1,2,3)合金中，随着Al含量的增加，淬态合金的非晶相居里温度（TcA）和第一晶化温度（Tx1）下降；第二晶化温度（Tx2）以及晶化间隔温度（ΔTx）得到提高。550℃退火后Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11-xAlx合金μi–T曲线结果显示，在该温度下退火Fe65Co15Si5Nb3Cu1B8Al3合金表现出最稳定的高温软磁特性，而Fe65Co15Si5Nb3Cu1B10Al1合金则表现出最好的室温软磁特性。Fe65Co15Si5Nb3Cu1B8Al3合金经520-580℃退火后测试其μi–T曲线发现，虽然样品在不同温度下退火的磁导率各不相同，但是磁导率随着T的变化趋势基本一致。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 纳米晶合金的研究背景

1.2 纳米晶软磁合金概述

1.3纳米晶软磁合金的交换耦合模型

1.4影响及改善纳米晶软磁合金高温软磁特性的因素

1.5本论文的研究意义和主要内容

第二章实验方法

2.1 样品的制备

2.2实验分析技术

第三章 高Si 的Fe基纳米晶合金高温磁性机理研究

3.1 Fe73.5-xAlxSi17.5B5Cu1Nb3 (x=0.6, 0.8, 1)合金的结构与基本性能

3.2淬态和退火 Fe72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的微观结构

3.3淬态和退火Fe72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的磁性能研究

3.4小结

第四章 高Si的FeCo基纳米晶合金高温软磁特性研究

4.2 Fe73.5Si17.5B5Cu1Nb3, Fe72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3和(Fe0.5Co0.5)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的非晶相居里温度

4.3退火(Fe0.5Co0.5)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的磁性能研究

4.4淬态和退火(Fe0.5Co0.5)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的微观结构

4.5 (Fe0.5Co0.5)72.7Al0.8Si17.5B5Cu1Nb3合金的高温软磁特性机理

4.6小结

第五章 低Si含Co的Fe基纳米晶合金软磁特性研究

5.1 Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11-xAlx (x=0, 1, 2, 3)合金的DSC曲线

5.2 Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11-xAlx (x=0, 1, 2, 3)合金的非晶相居里温度

5.3退火Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11-xAlx (x=0, 1, 2, 3)合金的微观结构

5.4退火Fe65Co15Si5Nb3Cu1B11-xAlx (x=0, 1, 2, 3)合金的磁性能研究

5.5小结

第六章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目

致谢