磁场条件下Fe64Ni1Al4.5Cu0.5Ga2P9.65B9.6Si3C5.75组织与性能研究

摘要

非晶合金独特的原子结构使其在力学性能、化学性能及磁学性能等方面优于传统材料，铁基非晶合金以其优异的软磁性能得到广泛的应用。通过在高于临界冷却速度下急冷得到的非晶合金内部存在大量局域应力和空位等缺陷，需要通过一定的处理手段使其达到较为稳定的状态。磁脉冲处理工艺简单，对材料磁性能有明显的影响，但以脉冲磁场作为非晶处理条件的研究还不全面，有必要进行深入研究。本文采用单辊旋淬的方法制备了Fe64Ni1Al4.5Cu0.5Ga2P9.65B9.6Si3C5.75非晶合金薄带，对其进行不同脉冲次数和不同磁场强度的脉冲磁场处理，以及退火晶化处理，使用X射线衍射分析（XRD）、差式扫描量热分析（DSC）、振动样品磁强计（VSM）等材料检测分析方法研究不同脉冲磁场强度及次数处理对铁基非晶合金微观结构及性能的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴对Fe64Ni1Al4.5Cu0.5Ga2P9.65B9.6Si3C5.75非晶合金进行300次、500次和700次不同磁脉冲次数处理，研究结果表明合金仍然保持非晶态，但XRD图显示非晶漫散射峰强度低于淬态，且部分位置存在较小的峰形凸起，DSC检测得到的热力学参数发生变化，说明脉冲磁场处理后合金的微观结构发生了改变。将试样部分晶化以后，经过预处理的试样平均晶粒尺寸分别为28.1nm，25.8nm和23.9nm，小于未经预处理试样的31.8nm，晶化析出相的种类也不相同，呈现出随磁脉冲次数的增多，析出相种类增多、晶化面积增大、晶粒细化的趋势。⑵对合金在6T、7T、8T不同强度磁场处理研究表明，单纯增加磁场强度未能使非晶合金晶化，但磁场增强后非晶合金结构弛豫更明显。预处理后合金玻璃转变温度Tg增大，晶化开始温度 Tx和晶化峰值温度 Tp减小。部分晶化以后，不同磁场强度处理的试样晶化析出相相同，但是XRD分析可知在较高磁场处理下的试样内部的微观结构与组织更加复杂。试样平均晶粒尺寸分别为23.9nm，21.0nm，19.5nm，均小于未处理试样，且呈现随磁场增强而明显减小。DSC检测得知磁场强度越强，试样晶化面积越大，说明在较强磁场处理下，纳米晶粒尺寸越小。⑶VSM检测结果表明：在部分晶化后，与未经预处理试样相比，脉冲磁场预处理的试样饱和磁化强Ms度明显增大，剩磁比Mr/Ms和矫顽力Hc明显减小，这说明脉冲磁场预处理提高了非晶/纳米晶合金的软磁性能；随着磁脉冲次数增多或磁场强度增大，Ms和 Hc都呈增大趋势，但Mr/Ms始终在减小，说明一定范围内增大磁场强度或增加处理次数的磁脉冲预处理，有利于改善合金软磁性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1非晶体合金

1.2非晶态合金的形成机理

1.3非晶合金的制备与应用

1.4非晶合金的晶化

1.5非晶合金的预处理

1.6 研究的目的和内容

第二章 非晶/纳米晶材料制备与检测

2.1 非晶合金的制备

2.2 合金样品的检测

2.3样品的脉冲磁场预处理

2.4非晶合金的晶化处理

第三章 磁脉冲处理次数对非晶组织构成的影响

3.1 脉冲磁场次数对非晶合金结构及热力学参数的影响

3.2磁脉冲次数对合金晶化过程的影响

3.3 本章小结

第四章 脉冲磁场强度对非晶组织构成的影响

4.1 磁场强度对非晶合金结构及热力学参数的影响

4.2 磁场强度对合金晶化过程的影响

4.3 本章小结

第五章 脉冲磁场对合金磁性能的影响

5.1 磁脉冲次数对合金磁性能的影响

5.2 脉冲磁场强度对合金磁性能的影响

5.3磁性能综合分析

第六章 总 结

6.1本文结论

6.2实验中的不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表或收录的论文