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Fe-B-P系非晶的制备及软磁性能研究

发布时间:2018-08-03 13:06
【摘要】:铁基非晶合金依靠其独特的性能,吸引了科研者们的关注。科研者在追求磁性能优异的基础上不断尝试提高铁基非晶合金中Fe元素的含量,然而在Fe元素含量增加的同时,往往伴随着非晶形成能力的下降,及矫顽力等其它性能的恶化。为解决以上难题,本学位论文研究Fe-B-P系非晶合金的制备及软磁性能,通过近自由电子近似理论设计合金成分;通过快速凝固方法制得合金条带;通过XRD测出合金的构成成分;通过DSC测试对合金样品进行热性能分析;通过VSM测出合金的磁学性能。研究内容如下:(1).基于近自由电子近似理论设计发现:(Fe3P0.18B0.82)25及(Fe3P0.37B0.63)25合金样品的电子浓度分别为1.59与1.68,与Fe-Si-B系非晶合金最佳非晶形成能力时的电子浓度1.6比较接近。对不同冷却速度下制备的合金样品进行结构、热稳定性及磁性能分析发现:(Fe3P0.37B0.63)25合金比(Fe3P0.18B0.82)25合金非晶形成能力更高,而(Fe3P0.18B0.82)25合金的饱和磁感应强度更高。(2).研究了合金(Fe85-xB10P5Nbx)(x=0,1,3,4,5)中Nb替代Fe时,对α-Fe的析出及磁性的影响。研究结果发现随着Nb元素含量由Oat%增加到5at%,合金中α-Fe晶化相的晶化面(200)面逐渐转变成(110)面;这种α-Fe晶化相的晶面生长转变现象在其它元素(Ni,Mo,Y,Cr,Si)添加时也有体现;分析认为当Nb元素含量由Oat%增加到4at%时,形成Fe-Nb团簇,该行为抑制了α-Fe的析出,提高了合金的非晶形成能力。同时使得矫顽力降低;进一步增加Nb元素的含量为5at%时,形成的Nb-B团簇导致α-Fe析出的趋势,降低了非晶形成能力,从而矫顽力开始增加。(3).Fe-Si-B系非晶合金的最佳非晶形成能力时的电子浓度1.6附近,根据此浓度值设计了 Fe含量高于83%的Fe-B-P-Sn非晶态合金,并对该非晶态合金样品进行制备、测试,研究添加Sn对Fe-B-P系合金的非晶形成能力(GFA)和磁性的影响。结果表明,相同Fe元素含量下添加Sn有利于Fe基非晶合金饱和磁感应强度的增强;类金属含量使得合金电子浓度值约1.6时,Fe基非晶合金具有较高的非晶形成能力和较低的矫顽力。
[Abstract]:Iron-based amorphous alloys have attracted the attention of researchers because of their unique properties. On the basis of pursuing excellent magnetic properties, researchers try to increase the content of Fe in Fe-based amorphous alloys. However, with the increase of Fe content, the ability of amorphous formation and other properties such as coercivity often deteriorate. In order to solve the above problems, the preparation and soft magnetic properties of Fe-B-P amorphous alloy were studied in this dissertation. The alloy composition was designed by near-free electron approximation theory, the alloy strip was prepared by rapid solidification method, the composition of alloy was measured by XRD. The thermal properties of the alloy samples were analyzed by DSC and the magnetic properties of the alloys were measured by VSM. The research contents are as follows: (1). Based on the near-free electron approximation theory, it is found that the electron concentrations of (Fe3P0.18B0.82) 25 and (Fe3P0.37B0.63) 25 alloy samples are 1.59 and 1.68, respectively, which are close to that of the best amorphous forming ability of Fe-Si-B amorphous alloys. The structure, thermal stability and magnetic properties of the alloy samples prepared at different cooling rates were analyzed. It was found that the amorphous forming ability of (Fe3P0.37B0.63) 25 alloy was higher than that of (Fe3P0.18B0.82) 25 alloy, and the saturation magnetic induction intensity of (Fe3P0.18B0.82) 25 alloy was higher. (2) The effect of NB on the precipitation and magnetic properties of 伪 -Fe in the alloy (Fe85-xB10P5Nbx) was studied. The results show that with the increase of NB content from Oat% to 5 ata, the crystal plane (200) plane of 伪 -Fe crystal phase changes to (110) plane gradually, and the crystal plane growth transition of 伪 -Fe crystallization phase is also reflected in the addition of other elements. It is concluded that when NB content increases from Oat% to 4 at%, Fe-Nb clusters are formed, which inhibits the precipitation of 伪 -Fe and improves the amorphous formation ability of the alloy. At the same time, the coercivity was decreased, and the formation of Nb-B clusters resulted in a tendency of 伪 -Fe precipitation and decreased the amorphous formation ability when the NB content was 5 at%. As a result, the coercivity began to increase. (3) the electron concentration of the best amorphous alloy in Fe-Si-B system was about 1.6. According to this concentration, the amorphous Fe-B-P-Sn alloy with Fe content of more than 83% was designed, and the amorphous alloy sample was prepared and tested. The effect of Sn addition on the amorphous forming ability (GFA) and magnetic properties of Fe-B-P alloys was investigated. The results show that the addition of Sn at the same Fe content is beneficial to the enhancement of saturation magnetic induction strength of Fe-based amorphous alloys. When the electron concentration of the alloy is about 1.6, the amorphous alloy has higher amorphous forming ability and lower coercivity.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG139.8

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本文编号:2161836

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