Fe-Ni-Al-Ga-P-B-Si-C非晶合金的晶化与磁性能研究

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Fe基非晶软磁材料是80年代末发现的一种新型亚稳态软磁材料,它以优异的磁性能和低廉的成本引起了人们的高度重视,这类材料具有高磁导率、高饱和磁通、低矫顽力、低铁损、频散特性好等优点。本文中利用单辊旋淬和铜模喷铸法制备成分为Fe-Ni-Al-Ga-P-B-Si-C的条带和不同尺寸的块状非晶合金。通过XRD,DSC,SEM和VSM分析非晶合金的结构、热稳定性及磁性能。对块体非晶合金Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75的淬态结构、热稳定性以及磁性能分析表明:厚度为0.5mm和直径为1mm,2mm非晶试样的XRD衍射图在20=36°处出现了预峰,而在非晶条带的衍射图谱中未出现,作者认为是由于非晶合金尺寸的增大导致了冷却速度降低,在冷却过程中发生了弛豫从而引起了部分中程有序的团簇。该成分非晶合金具有高的玻璃转变温度Tg和晶化温度Tx,过冷液相区△Tx达到33K。随着试样尺寸的增大,Tg和Tx缓慢升高,但△Tx减小,其原因为不同冷却速度而引起了不同程度的结构驰豫。合金还具有较好的软磁性能,其矫顽力为6.70e,饱和磁化强度为164.5emu/g。直径为3mm的试样不完全为非晶态,通过SEM观察发现了在非晶基体上析出了树枝状的枝晶。非晶合金Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75在573K和673K退火60min后的DSC曲线上其过冷液相区的特征消失,在淬态试样Tg对应的温度出现了类似晶化峰的放热峰,但峰值不是特别明显,分析此峰可以认为是亚稳团簇的晶化峰。对淬态、超低温处理(即快速冷却并在液氮温度保持一定时间)及等温退火后试样分析的试验表明,非晶合金Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75Co5经过超低温(液氮冷却)和473K等温退火循环处理后,其依然保持非晶态结构;热分析参数Tg和Tx发生改变而Tm和TL没有变化;磁性能参数Ms增大,Hc没有变化。作者分析,非晶结构和性能的改变可能是其超冷处理与等温退火一样,均能引起非晶短程序微观结构的变化。非晶合金Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75的等温晶化试验中,在573K,673K等温退火60min后合金依然保持非晶态;非晶合金在753K退火60min后析出了α-Fe相;在793K退火60min后α-Fe相不断增加且开始析出Al-Fe-C相;在873K退火60min后,α-Fe和Al-Fe-C相析出明显增加,同时还析出了NiP+C-Fe-Si+AlNi3C0.5相。非晶合金Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75的等温晶化类型为初晶型和随后的共晶型反应。用Kissinger法分别计算添加不同元素(Y,Sn,Co)的非晶合金各特征温度激活能,元素Y和Sn使非晶合金Fe-Ni-Al-Ga-P-B-Si-C各特征温度激活能降低,而Co的加入提高了玻璃转变激活能。
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