微量稀土La化的铁基非晶纳米晶带材的软磁及压磁特性研究

论文摘要

本文采用了单辊快淬法制备了微量稀土La化的FeSiB和FeCuNbSiB两种铁基非晶带材,通过X-ray衍射分析、差热分析等手段对带材的非晶形成能力及晶化结构进行了分析,并研究了退火工艺和封装材料等因素对非晶带材的直流和交流软磁特性的影响,最后还考察了测试频率、测试温度和退火温度等参数对其压磁特性的影响情况。研究表明,微量La的掺入可提高FeSiB带材的非晶形成能力,同时还延缓了带材中的Fe-Si、Fe-B晶化相的析出,增强了FeSiB带材的热稳定性。但对于FeCuNbSiB带材,其非晶形成能力和Fe-Si相的析出温度则降低,热稳定性下降。退火工艺对非晶带材的直流和交流软磁性能影响很大,当温度高于300℃时,随着退火温度升高,其μi、μm、Bs、Br、μe、Q值呈迅速地增加,而Hc、Pu则呈迅速地减少。其中FeSiB-La带材的最佳退火工艺为400℃×120min,析出的相主要为Fe0.9Si0.1（BCC）;而FeCuNbSiB-La带材则为500℃×120min,析出的相主要为Fe3Si（FCC,BCC）,过高的退火温度将导致带材的软磁性能迅速下降,甚至变为恒导磁性,同时过高含量的La也会导致带材的软磁性能下降。随着频率增加,μe逐渐减小,而Q值则先增后减,其中心频率在40KHz附近；当对磁芯进行封装时,采用硬质材料要比软质材料的效果更好。另外,稀土La对铁基非晶带材的压磁性能也产生较大的影响,其中FeSiB带材在掺La后,其应力阻抗比SI%减小,而FeCuNbSiB带材在掺La后,其SI%则增大。在1KHz-1MHz范围内,测试频率越大,其SI%也越大,且随着La的含量增加,其SI%达到最大值的频率也逐渐增大。随着压应力增加,两种非晶带材的SI%先迅速负增大,最后趋于稳定,且都存在一个应力敏感区,当其掺La后,该区宽度将有所缩小。其中FeSiB带材在掺La后,应力敏感区从0-0.4MPa缩小为0-0.2MPa；而FeCuNbSiB带材在掺杂La后,应力敏感区从0-0.3MPa缩小为0-0.2MPa。当测试温度为40℃时,两种非晶带材的SI%均达到最大。且掺杂La后的非晶带材的SI效应的温度漂移性有所改善；经退火热处理后,非晶带材的SI效应明显改善,其中未掺La的FeSiB带材的最佳退火温度为200℃,未掺La的FeCuNbSiB带材的最佳退火温度则为300°C,而当它们在掺杂La后,其SI%均在400℃时突然增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 非晶态合金概况
• 1.1.1 非晶态合金的定义和特征及性能特点
• 1.1.2 非晶态软磁合金的分类
• 1.1.3 非晶态合金的发展历程
• 1.2 非晶纳米晶合金的相关理论研究
• 1.2.1 随机各向异性理论模型
• 1.2.2 应力阻抗效应的理论模型
• 1.3 非晶态合金的制备方法
• 1.4 非晶态合金的应用现状
• 1.4.1 非晶态合金软磁性能的应用
• 1.4.2 非晶态合金压磁性能的应用
• 1.5 本文研究意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第2章 材料的制备及分析方法
• 2.1 非晶合金成分的研究及选择
• 2.2 非晶合金材料的制备
• 2.2.1 实验原材料及仪器设备
• 2.2.2 实验工艺流程图
• 2.2.3 非晶态合金的制备
• 2.3 分析测试方法
• 2.3.1 化学成分分析
• 2.3.2 热分析
• 2.3.3 X射线衍射分析
• 2.3.4 磁芯软磁特性测试
• 2.3.5 非晶带材压磁特性测试
• 第3章 铁基非晶带材非晶形成能力及晶化结构分析
• 3.1 FeSiB-La系非晶带材分析
• 3.1.1 添加微量稀土La对FeSiB非晶形成能力的分析
• 3.1.2 热处理对FeSiB-La系非晶晶化结构分析
• 3.2 FeCuNbSiB-La系非晶带材分析
• 3.2.1 添加微量稀土La对FeCuNbSiB非晶形成能力的分析
• 3.2.2 热处理对FeCuNbSiB-La系非晶晶化结构分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 铁基非晶纳米晶软磁特性
• 4.1 铁基非晶纳米晶磁芯直流软磁特性分析
• 4.1.1 FeSiB-La系非晶纳米晶直流软磁特性
• 4.1.2 FeCuNbSiB-La系非晶纳米晶直流软磁特性
• 4.2 铁基非晶纳米晶磁芯交流软磁特性分析
• 4.2.1 FeSiB-La系非晶纳米晶交流软磁特性
• 4.2.2 FeCuNbSiB-La系非晶纳米晶交流软磁特性
• 4.3 本章小结
• 第5章 铁基非晶带材压磁特性
• 5.1 FeSiB-La系非晶带材压磁特性分析
• 5.1.1 测试频率对FeSiB-La系非晶带材压磁特性的影响
• 5.1.2 测试温度对FeSiB-La系非晶带材压磁特性的影响
• 5.1.3 退火处理对FeSiB-La系非晶带材压磁特性的影响
• 5.2 FeCuNbSiB-La系非晶带材压磁特性
• 5.2.1 测试频率对FeCuNbSiB-La系非晶带材压磁特性的影响
• 5.2.2 测试温度对FeCuNbSiB-La系非晶带材压磁特性的影响
• 5.2.3 退火处理对FeCuNbSiB-La系非晶带材压磁特性的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 实验主要结论
• 6.2 本文的特色与不足之处
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果