【摘 要】
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FeNi基非晶合金作为新型的软磁材料之一,具有矫顽力（Hc）小、磁导率（μ）高、频率特性好等优势,已被广泛应用于磁头、精密互感器、磁屏蔽以及生物传感器等领域。然而,FeNi基合金仍存在非晶形成能力弱、热稳定性差以及饱和磁化强度较低等一系列问题,因此致力于研发新型高性能FeNi基非晶软磁合金将成为保障我国电力电子器件技术向高效化、轻便化、节能化方向的发展迫切急需的任务之一。为此,本文通过合金成分的调
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FeNi基非晶合金作为新型的软磁材料之一,具有矫顽力（Hc）小、磁导率（μ）高、频率特性好等优势,已被广泛应用于磁头、精密互感器、磁屏蔽以及生物传感器等领域。然而,FeNi基合金仍存在非晶形成能力弱、热稳定性差以及饱和磁化强度较低等一系列问题,因此致力于研发新型高性能FeNi基非晶软磁合金将成为保障我国电力电子器件技术向高效化、轻便化、节能化方向的发展迫切急需的任务之一。为此,本文通过合金成分的调控来揭示非晶化驱动力、热力学稳定性、纳米晶结构与软磁性能间的关联性问题,阐明等温及非等温条件下的晶化动力学机制,掌握高韧性非晶合金带材的制备工艺流程,开发兼具高非晶形成能力及优异软磁性能的FeNi基非晶纳米晶软磁合金体系,本论文主要研究内容总结如下:（1）研究了(Fe40Ni40B19Cu1)100-xNbx（x=1,3,5,7）系合金带材中不同Nb含量对合金非晶形成能力、热稳定性以及软磁性能的影响规律。结果表明:随着Nb含量的增加,合金的不同晶化温度区间有明显提升。同时,表观激活能也明显增加,热稳定性有明显提高。当Nb含量为3 at.%时Hc最低为2 A/m,饱和磁化强度Ms=103.7 Am2/kg,具有相对较好的综合软磁性能。（2）通过等温晶化动力学分析研究表明,Nb含量为3 at.%时,合金的晶化行为分为三个阶段,（Fe,Ni）23B6相的形核过程,（Fe,Ni）23B6相的长大过程以及γ（Fe,Ni）相的形核长大过程,整个晶化过程是由一维界面控制型生长转变为三维界面控制型生长过程,且形核激活能和长大激活能分别为En=429.2 k J/mol,Eg=417.2 k J/mol。（3）通过调控Si/B比例,研究了(Fe40Ni40SixByCu1)0.97Nb0.03（Si/B=3:1,2:1,1:1,1:2,and 1:3）合金的非晶形成能力、热稳定性以及软磁性能的影响规律。结果表明:合理调控Si/B可以有效地提高Fe-Ni-Si-B-Cu-Nb合金体系的非晶形成能力,Trg可达0.509,且具有较好的热稳定性,且当Si/B=1:1和1:2时,Hc分别为0.30 A/m和0.25 A/m。同时,通过等温及非等温DSC分析表明,不同Si/B比例的合金具有不同的晶化行为。Si元素可以有效抑制γ（Fe,Ni）Si晶粒尺寸的过度增长。（4）基于前期的研究工作,系统地研究了P替换B对合金的影响规律。结果表明:低成本P元素不仅可以提高合金的非晶形成能力同时增强了晶化过程中的析出相竞争关系。在软磁性能方面,所有合金的Hc≤1 A/m,磁导率最大可达17100,钉扎场Hp约为25-30 A/m。我们发现P可以有效的提高α-Fe（Si）相的析出密度,进而提高了合金的饱和磁化强度Ms,当P含量为3 at.%时,合金的Ms达到97.6 A m2/kg。（5）基于磁性元素的调控,系统地研究了不同Fe/Ni对(FexNi80-xSi9.5B9.5Cu1)0.97Nb0.03（x=36,38,40,42,44）合金非晶形成能力、晶化动力学行为以及软磁性能的影响规律。结果表明:随着Fe/Ni比的增加,合金中约化玻璃转变温度Trg从0.507增加到0.527,合金的GFA得到明显提升。通过动力学分析,发现合金中γ（Fe,Ni）Si相比α-Fe（Si）和（Fe,Ni）B对升温速率的依赖性更低,且γ（Fe,Ni）Si相的形成过程所需要的激活能要远高于α-Fe（Si）和（Fe,Ni）B相。在软磁性能方面,x=36,38,40,42,44合金经最优热处理后的Hc分别为0.14 A/m,0.11 A/m,0.23 A/m,0.08 A/m,0.03 A/m,同时μe分别为17000,14600,10800,12700和16500。
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