高B浓度FE-Pt-B系合金液态急冷组织及磁性能的研究

摘要

Fe-Pt-B合金可以形成以L10-FePt永磁相和Fe2B软磁相为主的纳米复相永磁体，两相间产生的交换耦合作用使其具有较为优异的永磁性能。因为Pt的价格昂贵，所以合金的成本较高，限制了其实际应用。有必要在保持合金优异永磁性能的前提下，进一步降低Pt的含量。本论文主要研究高B低Pt含量Fe-Pt-B合金在液态急冷条件下和热处理后的组织和磁性能，以及Co元素添加对合金的组织和磁性能的影响。主要结果如下:
　　1.对于Fe90-xPt10Bx系液态急冷合金，x=15-20时形成非晶+fcc-FePt相;x=25-30时形成单一非晶相;x=35时形成fcc-FePt+Fe2B+FeB相。合金经退火后，x=15-20的合金中只有fcc-FePt+Fe2B+α-Fe软磁相析出;而x=25-30的合金形成L10-FePt永磁相和Fe2B软磁相。
　　2.对于Fe70-xPtxB30系液态急冷合金，x=5-10时形成单一非晶相;x=15时形成非晶+ fcc-FePt相;x=20时则直接形成fcc-FePt+L10-FePt+Fe2B相。经过退火处理后，所有合金最终形成L10-FePt永磁相和Fe2B软磁相。
　　3.Fe90-xPt10Bx系合金中x=25-35的合金经过适当热处理后具有永磁性，其矫顽力（iHc）、剩磁（Br）、剩磁比（Mr/Ms）和最大磁能积（BH)max分别为100.1-173.2 kA/m、1.01-1.38 T、0.80-0.84和43.0-88.3 kJ/m3。随着B含量的增加，合金的iHc和(BH)max增大。Fe60Pt10B30非晶合金在823K温度退火后形成的纳米复相永磁体，其平均晶粒尺寸约为20 nm，该合金具有最大的iHc和(BH)max，分别为173.2 kA/m和88.3kJ/m3。合金优异的永磁性能源自于纳米级L10-FePt永磁相和Fe2B软磁相间的交换耦合作用。
　　4.在最佳温度退火后，Fe70-xPtxB30合金系中Pt含量为10-20 at.％的合金具有较好的永磁性。随着Pt含量的增加，合金的iHc增大。合金的iHc、Br、Mr/Ms和(BH)max所在范围分别为173.2-523.1kA/m、0.81-1.20 T、0.76-0.84和64.0-88.3kJ/m3。
　　5.适量Co元素添加到Fe55Pt15B30合金中可形成非晶合金。Fe55-xCoxPt15B30合金经退火处理后，x=0-15时形成L10-(Fe，Co)Pt+(Fe，Co)2B相;x=30-45时形成L10-(Fe，Co)Pt+(Fe，Co)2B+(Fe，Co)B相;而x=55时只形成fcc-CoPt和CoB软磁相。其中，x=0-45的合金具有永磁性，其iHc、Br、Mr/Ms和(BH) max所在范围分别为190.1-391.1 kA/m、0.50-1.01 T、0.75-0.84和29.0-94.4 kJ/m3。Fe40Co15Pt15B30合金的永磁性能最好，其iHc、Br、Mr/Ms和(BH)max分别为275.9 kA/m、0.97 T、0.84和94.4 kJ/m3。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 磁学发展及磁性材料概述

1．2 永磁材料

1．2．1 永磁材料的特点及应用

1．2．2 永磁材料的发展

1．3 纳米复相永磁材料

1．3．1 纳米复相永磁材料的理论研究

1．3．2 纳米复相永磁材料的研究进展

1．3．3 纳米复相永磁材料的制备方法

1．4 Fe-Pt-B纳米复相永磁合金的研究现状

1．4．1 Fe-Pt合金简介

1．4．2 Fe-Pt-B合金的发现及研究现状

1．5 本文立题依据及主要内容

2 实验内容及方法

2．1 样品制备

2．1．1 母合金制备

2．1．2 条带状合金样品制备

2．2 样品表征与热分析

2．2．1 样品结构表征

2．2．2 热分析

2．3 热处理

2．4 磁性能测试

3 B浓度对Fe-Pt-B系合金液态急冷组织及磁性的影响

3．1 Fe90-xPt10Bx合金在液态急冷及热处理后的组织变化

3．2 Fe90-xP10Bx合金的磁性能

3．3 退火温度对Fe-Pt-B非晶合金磁性能的影响

3．4 本章小结

4 Pt浓度对Fe-Pt-B系合金液态急冷组织及磁性的影响

4．1 Fe70-xPtxB30合金在液态急冷及热处理后的组织变化

4．2 Fe70-xPtxB30合金的磁性能

4．3 本章小结

5 Co元素添加对高B含量Fe-Pt-B合金液态急冷组织和磁性的影响

5．1 Fe55-xCoxPt15B30合金的液态急冷组织及晶化行为

5．2 Fe55-xCoxPt15B30合金的磁性能

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢