论文题目: FeCo基纳米晶软磁合金高温及高频特性的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 凝聚态物理
作者: 张杰
导师: 王治
关键词: 纳米晶合金,磁性,退火温度,复数磁导率,品质因数,截止使用频率,居里温度
文献来源: 天津理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着信息技术和电子产品数字化的发展，对软磁材料的性能提出了新的要求，如高频化、小型化和低损耗等。其中Fe73.5Cu1Nb3Si13.58B9纳米晶软磁合金以其极高的磁导率、高的饱和磁感应强度和低的矫顽力引起了广泛的研究兴趣，但是其较高的高频损耗及较低的工作温区限制了它的使用范围。本文在Fe基纳米晶合金的基础上添加了Co元素制成Fe-Co-Cu-Nb-Si-B系列合金，并研究了该系列合金高温及高频特性。1、通过研究不同合金元素含量及退火工艺与Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金微结构的关系发现，合金元素含量的变化及退火工艺对FeCo基软磁合金的微结构有明显的作用。随着Cu及Co元素含量的增大，非晶合金初始晶化温度均呈下降趋势，此外，Cu可以降低Cu簇化温度，而Co却抑制了Cu簇团的产生。过高或过低的簇化温度均会恶化软磁性能。通过X射线衍射实验对退火后的FeCo基合金相结构进行分析发现，合金在初始晶化温度以上退火析出α-FeCo软磁相，随着退火温度温度的升高，开始出现有序的（FeCo）3Si，当退火温度高于硬磁相晶化温度时，出现硼化物，此时，合金软磁性能恶化。2、研究了Fe-Co-Cu-Nb-Si-B系列合金环状试样在室温条件下的高频磁性能。研究发现合金元素含量的变化及退火工艺对FeCo基软磁合金的高频磁特性有明显的作用。对于Fe39.4-xCo40CuxNb2.6Si9B9（x=0.5，1.0，1.5）系列合金，当x=1.0时，合金可以获得最高的复数磁导率，其磁谱曲线为驰豫型。对于(Fe100-xCox)78.4Cu1Nb2.6Si9B9（x=0，35，50，65，100）系列非晶合金，随着Co含量的增加，合金的品质因数及截止使用频率均有所提升，但其复数磁导率有所降低，这与Co元素对簇化的抑制作用有关。FeCo基非晶合金在初始晶化温度以上退火，合金的复数磁导率先上升达到最高值后下降，这种变化趋势受晶粒尺寸、晶化体积分数及硬磁相的产生等因素影响。品质因数、损耗因子及截止使用频率随着退火温度的升高而提高。这说明可以通过改变退火工艺来扩展合金的使用频率范围。3、研究了(Fe100-xCox)78.4Cu1Nb2.6Si9B9（x=0，35，50，65，100）系列合金的高温磁性能。研究发现，Co元素的加入明显改善了该系合金的高温特性。当x=0时，非晶合金的居里点仅为350℃，加入Co元素后，非晶合金在约400℃范围内磁化强度仍能保持平滑。当Fe∶Co=65∶35时，在64kA／m磁场下，非晶合金磁矩最大，为55.5emu／g。随着Co元素加入量增多，非晶合金磁矩随温度的变化减小，体现出更好的高温特性。晶化作用也可改善合金的高温磁性能。这主要是因为高饱和磁矩的α-FeCo晶粒相的析出。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 纳米晶软磁合金的形成及分类
1.2.1 非晶晶化法
1.2.2 几种典型的纳米晶软磁合金
1.3 Fe-Cu-Nb-Si-B纳米晶合金的形成机理
1.4 纳米晶软磁合金的化学成分、元素作用及性能
1.4.1 化学成分
1.4.2 合金元素作用
1.4.3 纳米晶软磁合金的磁特性
1.5 纳米晶软磁合金的交换耦合作用
1.5.1 纳米晶无规各向异性模型
1.5.2 双相纳米晶无规各向异性模型
1.6 本文的主要研究内容
第二章 实验方法
2.1 样品的制备
2.1.1 熔炼母合金
2.1.2 甩带与制环
2.1.3 纳米晶合金样品的制备
2.2 测量装置与测量方法
2.2.1 HP4194阻抗分析仪
2.2.2 CC3型冲击直流磁特性装置
2.3 实验技术
第二章 Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金的微观结构
3.1 Fe-Co-Cu-Nb-Si-B非晶合金晶化温度的研究
3.1.1 Cu的作用
3.1.2 Co的作用
3.1.3 讨论
3.2 Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金的相结构及晶粒尺度
3.2.1 退火温度对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金微观结构的影响
3.2.2 合金元素对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金微观结构的影响
3.3 本章总结
第四章 Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金高频磁特性研究
4.1 Fe_(38.4)Co_(40)Cu_1Nb_(2.6)Si_9B_9合金的高频磁特性
4.1.1 退火温度对Fe_(38.4)Co_(40)Cu_1Nb_(2.6)Si_9B_9合金磁谱曲线的影响
4.1.2 退火温度对Fe_(38.4)Co_(40)Cu_1Nb_(2.6)Si_9B_9合金品质因数和损耗因子的影响
4.1.3 讨论与小结
4.2 Cu对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金高频磁特性的影响
4.2.1 Cu对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金磁谱曲线的影响
4.2.2 Cu对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金品质因数和损耗因子的影响
4.2.3 讨论与小结
4.3 Co对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金高频磁特性的影响
4.3.1 Co对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金磁谱曲线的影响
4.3.2 Co对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金品质因数和损耗因子的影响
4.3.3 讨论与小结
4.4 Fe_(51)Co_(27.4)Cu_1Nb_(2.6)Si_9B_9合金的高频磁特性
4.4.1 退火温度对Fe_(51)Co_(27.4)Cu_1Nb_(2.6)Si_9B_9合金磁谱曲线的影响
4.4.2 退火温度对Fe_(51)Co_(27.4)Cu_1Nb_(2.6)Si_9B_9合金品质因数和损耗因子的影响
4.4.3 讨论与小结
4.5 讨论与总结
第五章 Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金的高温磁特性研究
5.1 合金元素对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金高温软磁特性的作用
5.2 等温退火对Fe-Co-Cu-Nb-Si-B合金高温软磁特性的作用
5.3 讨论与总结
第六章 结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的论文及参加的科研项目
致谢
发布时间: 2007-08-01
参考文献
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