Fe（Co）-Hf-B-Cu高温软磁合金形成及磁脉冲处理效应

论文摘要

铁基非晶态合金具有优良的软磁性能,是一种极具应用前景的功能材料。随其高温稳定性的提高,越来越受到国内外研究人员的广泛关注。本文首先对（Fe1-xCox）86Hf7B6Cu1合金进行了化学成分设计,然后用真空电弧炉冶炼获得母合金,最后以熔体急冷单辊法制备了（Fe1-xCox）86Hf7B6Cu1（x=0、0.05、0.1、0.3）非晶合金条带,薄带厚度在30μm-4μm,宽度在3 mm左右。以X射线衍射分析等方法对所制备的合金薄带进行了分析表征,结果表明x=0、0.1两种成分合金条带出现了明显的晶化,而x=0.05、0.3两种成分的合金条带的X射线衍射花样则表现为有一非晶包,为完全非晶态。透射电镜分析表明Fe82Co4Hf7B6Cu1和Fe60Co26Hf7B6Cu1淬态合金条带的衍射环为宽化了的漫散环状结构,且基体形貌衬度均匀,由此可以判断其淬态的薄带为非晶态。这两个试样的穆斯堡尔谱均为不对称的展宽的六线谱,且第2、5峰峰高明显大于第1、6峰峰高,具有明显的非晶态特征。对非晶薄带进行了低频脉冲磁场处理,脉冲磁场参数分别为：脉冲频率10-40Hz、脉冲时间90-300s、脉冲场强150-350 Oe。利用穆斯堡尔谱（MS）、振动样品磁强计（VSM）、透射电子显微镜（TEM）、示差热分析（DTA）和显微硬度计等方法,对磁脉冲处理的（Fe1-xCox）86Hf7B6Cu1非晶合金的微观结构、热稳定性、磁性能和力学性能等进行了研究。热分析表明,淬态的Fe82Co4Hf7B6Cu1和Fe60Co26Hf7B6Cu1合金条带的DTA曲线均有两个放热峰,二者分别对应非晶的晶化析出峰,随着升温速率的增加,晶化析出峰均向高温方向移动。通过计算发现Fe60Co26Hf7B6Cu1的晶化激活能为1.59ev比Fe82Co4Hf7B6Cu1的2.25ev低,即Co含量大的非晶条带不稳定,容易发生晶化。非晶合金的低频脉冲磁场处理,可导致试样室温微量晶化。随脉冲磁场频率、场强的增加或处理时间的延长,晶化相的晶化析出量有增加的趋势。对Fe82Co4Hf7B6Cu1和Fe60Co26Hf7B6Cu1非晶条带的磁脉冲处理后的软磁性能初步测量发现,Fe82Co4Hf7B6Cu1在不同场强处理条件下的饱和磁化强度与淬态相比有所降低;而Fe60Co26Hf7B6Cu1的饱和磁化强度随脉冲磁场频率的增加,其矫顽力和饱和磁化强度呈非单调变化,当H=222Oe、T=240s、f=20Hz时软磁性能最好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 序言
• 1.2 非晶态合金概述
• 1.2.1 非晶合金及其发展
• 1.2.2 非晶态合金的结构、特点及用途
• 1.2.3 非晶态合金形成机理
• 1.2.4 非晶态软磁合金的发展应用
• 1.2.5 铁基非晶合金研究进展
• 1.3 纳米晶材料发展概况
• 1.4 非晶态合金的制备
• 1.5 非晶态合金软磁性能的优化
• 1.5.1 处理方法
• 1.5.2 脉冲处理方法及其优点
• 1.6 本课题研究目的、意义和内容
• 第2章 实验方法和实验原理
• 2.1 X射线衍射分析
• 2.2 热重差热分析
• 2.3 透射电镜分析
• 2.4 穆斯堡尔谱测量
• 2.4.1 穆斯堡尔效应
• 2.4.2 穆斯堡尔谱仪工作原理
• 2.4.3 穆斯堡尔谱参数
• 2.4.4 穆斯堡尔效应的测量方法
• 2.5 振动样品磁强计
• 2.6 显微硬度计
• 第3章 非晶合金试样的制备
• 3.1 实验的总体方案
• 3.2 合金成分设计
• 3.2.1 合金成分设计原则
• 3.2.2 Fe（Co）-Hf-B-Cu成分设计
• 3.3 非晶合金制备
• 3.3.1 配料及准备过程
• 3.3.2 母合金制备
• 3.3.3 非晶薄带制备
• 3.4 合金薄带的检测
• 3.4.1 薄带的显微形貌分析
• 3.4.2 X射线检测
• 3.4.3 透射电镜检测
• 3.4.4 穆斯堡尔谱检测
• 3.5 本章小结
• 第4章 非晶合金脉冲磁场处理效应
• 4.1 脉冲磁场处理
• 4.2 力学性能研究
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 显微硬度的测定
• 4.2.3 磁脉冲处理脆化效应分析
• 4.3 晶化激活能研究
• 82Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁的微结构研究'>4.4 非晶合金Fe₈₂Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁的微结构研究
• 82Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁微结构的影响'>4.4.1 脉冲磁场场强变化对非晶合金Fe₈₂Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁微结构的影响
• 82Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁微结构的影响'>4.4.2 脉冲磁场频率变化对非晶合金Fe₈₂Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁微结构的影响
• 82Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁微结构的影响'>4.4.3 脉冲磁场作用时间变化对非晶合金Fe₈₂Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁微结构的影响
• 4.4.4 小结
• 82Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁的软磁性能研究'>4.5 非晶合金Fe₈₂Co₄Hf₇B₆Cu₁、Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁的软磁性能研究
• 82Co₄Hf₇B₆Cu₁软磁性能的影响'>4.5.1 脉冲磁场强度变化对Fe₈₂Co₄Hf₇B₆Cu₁软磁性能的影响
• 60Co₂₆Hf₇B₆Cu₁软磁性能的影响'>4.5.2 脉冲磁场频率变化对Fe₆₀Co₂₆Hf₇B₆Cu₁软磁性能的影响
• 4.5.3 成分不同对非晶合金软磁性能的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论及展望
• 5.1 研究结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢