掺杂对机械合金化制备Fe基合金的影响及其磁性研究

摘要

材料的非晶化、纳米化是磁性材料发展的新方向。材料的纳米化可以提高其各种性能，引起了材料工作者的广泛兴趣。近年来，机械合金化(Mechanical alloying，简称MA)以室温下高能球磨的方式，开辟了制备纳米晶、非晶粉末的新途径。MA所需设备简单，易于工业化生产，得到的粉末易于成型，为制备性能优异的材料提供了一种方法。本文研究了MA过程中Si元素对Fe-Co-C系合金的影响及C对Fe-Al合金粉末的影响两部分内容。并用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和扫描电子显微镜(SEM)对粉末结构、磁性能进行了研究。主要结果如下：(1)在Fe-Co-C中加入少量硅有助于非晶的形成，对Fe<,40>Co<,40>C<,15>Si<,5>和Fe<,40>Co<,40>C<,10>Si<,10>(原子配比)球磨后的产物进行了分析，相同条件下，前者易非晶化。加入Si可使Fe-Co-C磁性能提高，球磨时间越长，能量越高，磁性能越好；(2)Fe-Co-C-Si系合金粉末在机械合金化过程中不能完全非晶化，非晶化程度与球磨时间有关，球磨20h时非晶化程度最高；(3)Fe-Al合金可用MA掺杂C得到细化，颗粒由原来典型的、较大的片状结构变为棱角圆滑的细小均匀颗粒。当C含量为0.2％-1wt％，球磨30h后效果最好，C含量增加，颗粒又粗化，在MA过程中，有少量Fe<,3>C形成；(4)在Fe-Al合金粉末中加入C，可提高软磁性能，但碳含量不能太高，0.2-1wt％为宜。当球料比为30：1，球磨60h时磁性能最好。球料比增加到为40：1时，球磨30h后，磁性能下降。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第1章前言

1.1机械合金化的定义

1.2机械合金化的发展概况

1.3机械合金化的合成机理

1.4描述机械合金化过程理论模型

1.5MA制备材料的优势及急待解决的问题

1.6 Fe基软磁材料的发展状况

1.6.1 Fe基软磁材料的发展历程

1.6.2 Fe基软磁材料的制备方法

1.6.3 Fe基软磁材料的机械合金化的研究现状

1.7本文的研究目的与主要内容

第2章机械合金化致非晶理论

2.1机械合金化过程中非晶转变的机制

2.2非晶材料的结构特点

第3章基本实验方法与测试原理

3.1实验原料的选择

3.2实验参数的选择

3.2.1球磨机转速的选择

3.2.2装球量与球料比的选择

3.2.3球磨时间的选择

3.2.4实验过程中的其他要

3.3球磨后合金粉末的处理

3.4结构表征与物性测量

3.4.1 X射线衍射(XRD)

3.4.2振动样品磁强计(VSM)

3.4.3扫描电子显微镜(SEM)

第4章Fe-Co-C-Si系合金非晶化形成和结构研究

4.1引言

4.2合金成分的选择

4.3 Fe-Co-C-Si系混合粉末的机械合金化

4.3.1 Fe40Co40C15Si5混合粉末的X射线衍射的结果

4.3.2 Fe40Co40C10Si10和Fe40Co40C15Si5混合粉末机械合金化后的X射线衍射结果比较

4.4结果分析

4.4.1机械合金化过程中的相变过程

4.4.2机械合金化过程中的非晶晶化现象

4.4.3机械合金化过程中C、Si元素的影响

4.4.4 Fe-Co-Si-C系混合粉末的相变阶段划分

4.5本章小结

第5章Fe-Co-C-Si系合金粉末的磁性性能

5.1纳米晶软磁合金的磁化机理

5.2 Fe-Co-C-Si系合金粉末的磁性能

5.2.1球磨时间对Fe-Co-C-Si粉末磁性性能的影响

5.2.2合金中掺杂成分对其磁性性能的影响

5.3本章小结

第6章C对Fe-Al系合金微观结构的影响

6.1引言

6.1.1 MA法合成Fe-Al合金弥散强化材料

6.1.2制备Fe-Al合金过饱和固溶体材料

6.1.3生成Fe-Al系金属间化合物

6.1.4机械合金化制备Fe-Al系非晶

6.1.5MA中Fe-Al系准晶的形成

6.1.6MA法合成Fe-Al系纳米晶

6.2合金成分的选择

6.3实验结果

6.3.1 Fe-Al-C合金的扫描电镜(SEM)图象结果（如图6-1）

6.3.2 Fe-Al-C合金粉末的X射线衍射结果

6.3.3对晶格常数和衍射线强度的影响

6.3.4球磨时间的影响

6.4本章小结

第7章Fe-Al-C系合金粉末的磁性能分析

7.1合金成分对Fe-Al-C系合金粉末磁性性能的影响

7.2不同球磨时间和能量对Fe-Al-C系合金粉末磁性能的影响

7.3本章小结

第8章结论

参考文献

致谢

个人简历、硕士期间发表的论文