Co、Ni改性Fe3Si粉体材料的制备与性质研究

摘要

本文采用机械合金化结合真空烧结的方法分别制备了添加Ni、Co、Mn和V元素的Fe3Si基合金，通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）检测，分析了合金元素的添加量对固溶体、Fe3Si合金的微观结构、表面形貌、磁性能的影响。 1.研究了Ni含量为（2～5at.%，step=0.25）对Fe3Si基合金的影响，经机械合金化，α-Fe（Si）固溶体的晶粒尺寸最小，增加固溶体中 Ni 元素的含量晶粒尺寸变大。经900℃、2h真空烧结后，通过XRD分析发现Fe75-XNiXSi25（2～5at.%， step=0.25）合金具有单一的Fe3Si相。在Ni含量为5at.%时，合金晶格常数达到最小（0.5652nm）；在Ni含量为3.25at.%时平均晶粒尺寸最小（97.5nm）；在Ni含量为 2.25at.%时样品的饱和磁化强度最大（145.98emu/g），相较 Fe3Si 合金提高了18.31%，对应的矫顽力、剩磁、磁滞损耗有所增加。 2.制备Fe75-XCoXSi25（0;2～5at.%，step=0.25）并研究了Co含量对Fe3Si基合金的影响。发现添加Co元素增多会增大固溶体的晶粒尺寸，经过真空烧结后经过XRD分析发现合金具有单一的Fe3Si相；晶粒尺寸在Co含量为3at.%时最小（104.2nm）；Co含量为2.75at.%时，样品饱和磁化强度最大（137.86emu/g）。对应矫顽力、剩磁都有所增加。当 Co 含量为 5at.%时磁滞回线所围面积最小，对应其磁滞损耗最小。 3.制备Fe75-XMnXSi25、Fe75-XVXSi25（X=0～18.75at.%，step=3.75），通过XRD、VSM分析发现随Mn、V元素含量增加，样品有序度和饱和磁化强度呈下降趋势。相应的矫顽力、剩磁都有所增大。磁滞回线面积呈先减小后增大的趋势，Mn含量为11.25at.%时磁滞回线面积达到最小（1.8 KOe· emu/g）。V含量为11.25at.%时磁滞回线面积最小（3.2 KOe· emu/g）。

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