非晶合金Fe43Co43Hf7B6Cu1的低频磁脉冲效应及经验电子理论研究

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铁钴基纳米晶软磁材料具有高磁导率、高饱和磁通、低矫顽力、低损耗和高的居里温度等优点。因此对铁钴基纳米晶软磁材料的制备和性能研究引起广泛的关注,成为近年来高温软磁材料的研究热点。本文首先对Fe(Co)-Hf-B-Cu合金进行了化学成分设计,然后以熔体急冷单辊法制备了Fe43CO43Hf7B6CU1合金薄带,薄带厚度在30-40μm,宽度在2mm左右。利用x射线衍射(XRD)、穆斯堡尔谱和示差扫描量热仪(DSC)对制备的合金样品进行了综合表征,结果表明:合金条带是非晶态,玻璃转变温度、晶化起始温度、晶化峰温度分别为:Tg=379.80℃,TX=472.99℃,Tp1=509.95℃,Tp2=620.72℃,Tp3=712.03℃。对非晶薄带Fe43C043Hf7B6Cu1进行了低频磁脉冲处理:脉冲磁场148-3790e、脉冲频率10-40Hz、脉冲时间60-240s。在低频磁脉冲处理过程中,试样温升Δt≤10℃,而且内部和外部温升差别不大,不存在高温和瞬间高温,具有较好的温度均匀性。采用XRD和穆斯堡尔谱对磁脉冲处理后样品的微结构进行了检测:低频磁脉冲可导致非晶合金Fe43Co43Hf7B6Cu1初始晶化,晶化量从2.249%~10.969%变化,随脉冲磁场场强增加和处理时间延长,晶化相的析出量有增加的趋势,晶化量与脉冲频率呈非线性关系,而是先增大后减少。采用VSM对处理前后的合金的软磁性能进行了观察:双相合金的σs和Hc较淬态有所增加,Mr明显下降,优化了合金的软磁性能。当晶化量为5.057%时磁性能最佳,此时对应的处理条件为:H=220Oe、f=40Hz、t=240s。利用经验电子理论(EET)中的BLD方法计算了磁脉冲处理前后非晶相和晶化相的价电子结构,根据非晶合金Fe43Co43Hf7B6Cu1中原子的比例和各个结构单元中铁、钴原子对Fe43Co43Hf7B6CU1合金磁矩的贡献,计算出了单位质量的非晶相和晶化相的总磁矩分别为159.7978emu和184.2174emu。再根据晶化相和非晶相的组成及磁矩计算出了单位质量低温晶化后的双相合金的磁矩值,与实测值比较误差均小于10%。
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