含Co的FINEMET型纳米晶合金的结构与高温磁性

论文摘要

研究了用不同比例的Co部分替代FINEMET型合金中Fe形成的(Fe1-xCox)73.5Cu1Nb3Si13.5B9 （x=0, 0.25, 0.5, 0.75）系列合金在不同温度纳米晶化后的结构及软磁性能。重点分析了Co含量的变化及退火温度对合金高温软磁性能的影响。利用XRD对合金微观结构进行分析。分析表明，Co含量的变化及退火温度的选择对合金的微观结构有显著影响，合金在等温热处理时发生部分晶化，形成由α-FeCo（Si）、（FeCo）3Si晶化相和剩余非晶相组成的双相结构。利用Origin软件模拟XRD衍射峰计算晶化相体积分数、晶粒尺寸和剩余非晶层厚度。结果表明，Co含量的变化对合金的晶化体积分数、晶格常数以及剩余非晶层的厚度都有很大影响。随退火温度的升高，晶化相体积分数增大，而晶粒间的非晶层厚度不断减小。利用测量交流初始磁导率iμ随温度的变化（即μi–T曲线），研究了合金的高温磁性。采用循环加热、冷却过程中测定交流初始磁导率的方法研究了室温至780℃范围内的高温磁性与结构的关系。结果表明，Co部分替代合金中的Fe使饱和磁感应强度和室温初始磁导率略有下降，但显著提高了FINEMET型合金的非晶相居里点，使合金iμ保持到较高温度没有明显下降，显著改善了合金的高温磁性。随Co含量的增加，(Fe1-xCox)73.5Cu1Nb3Si13.5B9 （x=0, 0.25, 0.5, 0.75）合金的非晶相居里温度（）升高而一次晶化温度（Tx1）下降。当x≤0.5时，随Co含量的增加合金的高温软磁性能改善。然而对于x≥0.5的富Co合金，从x= 0.5到x=0.75合金的没有变化，ACTACTiμ显著下降。在晶化过程中，Co原子选择性的替代晶化相中不同位置的Fe原子，Co含量与退火温度的变化对Co在晶化相和剩余非晶相中的分配有重要影响。利用纳米晶合金的交换耦合作用和有效各向异性模型分析了高温磁性改善的机理。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 磁性与软磁材料
• 1.1.1 磁性与软磁材料
• 1.1.2 软磁材料简介
• 1.2 非晶和纳米晶软磁材料
• 1.2.1 非晶态及纳米晶合金
• 1.2.2 纳米晶合金的组成成分
• 1.3 纳米晶合金简介
• 1.3.1 FINEMET 型合金（Fe-Cu-M-Si-B系，M=Cr，V，Mo，Nb，等）
• 1.3.2 NANOPERM 型合金（Fe-M-B-Cu系，M=Nb，Zr，Hf等）
• 1.3.3 HITPERM 型合金（Fe-Co-M-B-Cu系，M=Nb，Zr，Hf等）
• 1.4 纳米晶合金的交换耦合机制
• 1.4.1 Herzer 的有效各向异性模型
• 1.4.2 Hernando 的有效各向异性模型
• 1.4.3 Suzuki的有效各向异性模型
• 1.5 纳米晶合金的研究现状
• 1.6 本文的研究意义和主要内容
• 1.6.1 本文的目的和意义
• 1.6.2 本文的主要内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 非晶合金的制备
• 2.2 纳米晶合金样品的制备
• 2.2.1 管式真空退火炉装置组成
• 2.2.2 实验步骤
• 2.3 晶化温度的测量-差示扫描量热法
• 2.4 XRD 分析技术
• 2.4.1 X 射线衍射技术
• 2.4.2 晶化相体积分数拟合
• 2.5 高温磁性的测量
• 2.5.1 测量装置
• 2.5.2 测量原理
• 2.5.3 测量步骤
• 2.6 实验技术
• 1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米晶合金的微观结构'>第三章 (Fe_1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米晶合金的微观结构
• 1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉ 合金的退火温度的选择'>3.1 (Fe_1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金的退火温度的选择
• 1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉ 合金的XRD图像'>3.2 不同温度退火后(Fe_1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金的XRD图像
• 3.3 不同温度退火后合金的晶化体积及晶粒尺度
• 3.4 本章小结
• 1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金高温磁性研究'>第四章 (Fe_1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金高温磁性研究
• 1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉的μ_i -T 曲线'>4.1 淬态及纳米晶合金(Fe_1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉的μ_i -T 曲线
• 1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金在加热-冷却循环中的μ_i- T 曲线'>4.2 (Fe_1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金在加热-冷却循环中的μ_i- T 曲线
• 1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉ （x = 0, 0.25, 0.5, 0.75）合金高温磁性的影响'>4.3 Co 含量对(Fe_1-xCo_x)_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉ （x = 0, 0.25, 0.5, 0.75）合金高温磁性的影响
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢