论文部分内容阅读
铁基非晶态软磁合金的无序密堆状的原子结构不同于传统晶态金属材料,因而使其具有优异的软磁性能,如低的矫顽力（Hc）、高磁导率（μe）、高磁饱和强度（Bs）等以及优良的力学性能,如高强度、高硬度等,且其成本低廉,已广泛地应用于电机、变压器、电抗器、电感线圈等方面,成为了一类节能环保的新型功能材料。然而,一般铁基非晶不足之处是其塑韧性较低或缺乏塑韧性,特别是铁基非晶通常是通过激冷快淬的方法制备得到的,存在较大的铸造热应力,使其磁各向异性增加,严重影响其软磁性能的,必须经去应力退火处理才能发挥其优异的软磁性能,然而,非晶合金不同于晶态合金,经过退火处理后,其塑韧性急剧降低甚至消失,呈现出脆性力学特征,严重地限制着其在工程上的应用。因此通过调整合金成分制备得到具有良好磁性及塑韧性的软磁合金,同时就其退火处理对磁性及力学性能造成的影响进行研究具有重要的工程意义。本文选取了FeNbB软磁合金系作为材料研究对象,分别对该合金系在不同成分条件下的性能变化进行了研究,还对于退火导致的结构弛豫进行了探讨分析。主要涉及以下研究内容。（1）研究了Fe和Nb元素含量的变化对FeNbB非晶合金性能的影响。首先对FeNbB合金的成分进行调整,探究Fe65+xNb6B29-x非晶合金的非晶形成能力、热稳定性、晶化激活能、磁学性能和力学性能等。结果表明Nb元素含量不变的情况下,Fe取代B的量增加时,其热稳定性、非晶形成能力及晶化激活能都呈降低的趋势。通过不同成分下合金的性能对比,x=6的非晶薄带具有最佳的软磁性能,其矫顽力低至0.9 A/m,磁导率达到15000以上,同时该成分的合金能够制备出直径为1 mm的非晶棒材,且其强度高达4.2 GPa,具有一定塑韧性。（2）探究了金属元素与类金属元素的不同比例对FeNb B非晶合金性能的影响。以Fe71Nb6B23为基础继续调整成分,研究了(Fe71Nb6)1+x/77B23-x非晶合金的非晶形成能力、热稳定性、磁性能和力学性能等。研究表明随着Fe和Nb元素含量的提高,B元素含量的降低,其热稳定性,非晶形成能力呈下降的趋势,同时强度及塑韧性也恶化。Nb元素含量的提高虽能提高该软磁合金的磁导率,但却恶化了饱和磁感应强度。其x=12的晶态棒材具有比较优良的综合力学性能,其屈服强度达到1500 MPa,塑韧性高达5%。（3）通过微量元素钇（Y）的添加,对Fe71Nb6-xB23Yx非晶合金的非晶形成能力、热稳定性、磁学性能及力学性能等进行了研究。研究发现微量元素Y的添加虽然非晶合金的热稳定性降低、矫顽力及磁导率轻微恶化,且造成合金塑韧性的降低,但微量元素Y的添加能显著地提高其非晶形成能力。（4）以Fe71Nb6B23非晶合金为研究对象,研究了退火导致的结构弛豫对FeNbB非晶合金磁性能及力学性能等性能的影响。结果表明:在结构弛豫阶段内退火,由于内应力释放及自由体积等缺陷减少,非晶合金的Bs值轻微上升,Hc和μe等软磁性能极大的改善,Hc由淬态的34 A/m降低到0.9 A/m,μe由1300提高到15000,且条带表面的磁畴结构由原来的细小杂乱条纹畴转变成宽大规整的条纹畴,同时棒材合金仍具有高达4.2 GPa的屈服强度及一定的塑韧性,硬度可达1000 Hv,且随着退火温度的升高,其强度没有降低,塑韧性只是稍微降低,硬度呈上升趋势。玻璃转变温度Tg后退火,由于破坏了原有的稳定结构,条带的软磁性能发生了恶化且棒材的屈服强度及塑韧性都有明显的降低,但其饱和磁感应强度进一步提升。