合金元素对Fe-Si-B-Cu纳米晶合金的组织结构及磁性能的影响

发布时间：2020-04-30 01:32

【摘要】：铁基纳米晶软磁合金由于其优异的软磁性能(如低矫顽力、低铁损、高磁导率等)而引起了科研工作者的极大兴趣,而且典型的Fe-Si-B-Nb-Cu合金在电子电力器件中有着一定范围的应用。然而,由于其饱和磁感应强度较低,相同功率载荷下磁芯体积更大,因此不利于设备的小型化。我们组新近在Fe-Si-B-Cu系合金中开发了兼具高饱和磁感应强度(~1.77 T)和低矫顽力(~7 A/m)的纳米晶软磁合金。该纳米晶软磁合金的特点是对Cu的依赖性较强,只有当Cu含量达到1.7 at.%时,才能获得上述优异软磁性能。为了进一步挖掘该合金的性能,实现工业化应用,本文通过合金元素(Co、Nb和V)添加的方法对该纳米晶合金的软磁性能进行调节和改善。旨在研究Co、Nb和V合金元素添加对Fe-Si-B-Cu合金组织结构及其性能的影响,为合金能够实现工业化应用提供理论和实验依据。本论文主要内容有:1.Co元素添加可以提高Fe_(81.3-x)Si_4B_(13)Cu_(1.7)Co_x(x=0-40)合金的热稳定性和饱和磁感应强度。当x=10时,纳米晶合金的饱和磁感应强度显著提升,可达~1.81 T,而后随Co添加量的增加逐渐降低,当x=40时,其值为~1.63 T。纳米晶合金的矫顽力随Co添加量的增加快速增大,这不仅与晶粒尺寸增大有关,可能还受到磁各向异性和磁致伸缩系数的影响。2.Nb元素添加能够有效提升Fe_(83-y)Si_4B_(13)Cu_y(y=1.3,1.7)合金的非晶形成能力以及热稳定性,拓宽合金获得最小矫顽力的退火温度区间。对于Fe_(81.7-x)Si_4B_(13)Cu_(1.3)Nb_x(x=0-4)合金,随Nb含量的增加,合金的矫顽力由~370 A/m(x=0)降低至~2.4 A/m(x=4),这是由于合金的晶粒尺寸随Nb含量快速减小的结果;对于Fe_(81.3-x)Si_4B_(13)Cu_(1.7)Nb_x(x=0-4)合金,当0x≤2时,合金的矫顽力随Nb含量的增加而增大,而后随Nb含量的继续增加逐渐降低,当x=4时,矫顽力为~2.1 A/m。合金的饱和磁感应强度随Nb含量的增加而逐渐降低,当x=4时,其值约为1.41 T。3.V元素添加可以提升Fe_(83-y)Si_4B_(13)Cu_y(y=1.3,1.7)合金的热稳定性,并拓宽合金获得最小矫顽力的退火温度区间。Fe_(81.7-x)Si_4B_(13)Cu_(1.3)V_x(x=0-4)合金的矫顽力随V含量的增加逐渐降低;Fe_(81.3-x)Si_4B_(13)Cu_(1.7)V_x(x=0-4)合金的矫顽力在x=1时最大,约为30 A/m,而后随V含量的增加逐渐降低,当x=4时,矫顽力值约为8 A/m。Fe_(83-x-y)Si_4B_(13)V_xCu_y(y=1.3,1.7)合金的饱和磁感应强度随V含量的增加逐渐降低,当x=4时,y=1.3和1.7合金的饱和磁感应强度约为1.52 T,高于相同含量的Nb添加系列合金。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG132.271

【参考文献】