添加Nb对FeCoZrB合金结构和性能的影响

发布时间：2021-07-20 22:32

　　用单辊快淬法和非晶晶化法制备Fe₇₆Co₆Zr₉B₉和Fe₇₆Co₆Zr₇Nb₂B₉非晶及纳米晶合金,用多种测试手段对两种合金的热曲线、显微组织及磁性能进行测试,研究添加原子数分数为2%的Nb对Fe₇₆Co₆Zr₉B₉合金结构和性能的影响。结果表明:不含Nb的Fe₇₆Co₆Zr₉B₉合金化产物含有亚稳相及α-Fe（Co）相,其矫顽力（H_c）较大,为半硬磁合金材料;添加Nb的Fe₇₆Co₆Zr₇Nb₂B₉合金晶化产物仅含有α-Fe（Co）相,为良好的软磁合金材料。添加原子数分数为2%的Nb抑... 

【文章来源】：兵器材料科学与工程. 2020,43(04)北大核心CSCD

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【部分图文】：

图1 两种非晶合金的STA曲线

图1 两种非晶合金的STA曲线为进一步了解Nb添加对合金显微组织的影响，对两种合金分别进行扫描电镜（SEM）（图3a、b）和透射电镜（TEM）（图3a"、b"）测试，见图3。两种合金的形貌特征存在明显区别。从扫描电镜照片可以看出，Fe76Co6Zr9B9合金（图3a）表面颗粒尺寸较大，为200～800 nm;Fe76Co6Zr7Nb2B9合金（图3b）较小，为50～150nm，两种合金的颗粒尺寸相差较大。在Fe76Co6Zr9B9合金（图3a"）的透射照片中观察到晶粒尺寸约为150 nm的晶粒；而Fe76Co6Zr7Nb2B9合金（图3b"）具有较小的晶粒尺寸，较均匀分布在剩余非晶基体中，晶粒基本呈圆形，根据晶粒尺寸分布图，平均晶粒尺寸约为9.1nm。原子数分数为2%的Nb添加明显减小了合金表面颗粒尺寸及内部晶粒尺寸。

图4为Fe76Co6Zr9B9和Fe76Co6Zr7Nb2B9非晶合金热处理后的磁滞回线图。Fe76Co6Zr9B9合金的磁滞回线面积相对较大。Fe76Co6Zr7Nb2B9合金的磁滞回线狭窄面积非常小，呈良好的软磁合金特征。两种合金的比饱和磁化强度分别为102.4、144.2 A·m2/kg；矫顽力分别为6.490、0.589 kA/m。α-Mn型相的析出导致Fe76Co6Zr9B9合金矫顽力较大，此时合金为半硬磁合金。Fe76Co6Zr7Nb2B9合金中α-Fe(Co）相较高的晶化体积分数导致其具有高比饱和磁化强度，其较低矫顽力与该合金的晶化产物及α-Fe(Co）晶粒大小有关。研究表明，具有良好软磁性能的Fe基合金通常由体心立方结构、细小晶粒尺寸的α-Fe铁磁晶粒和剩余非晶基体组成的两相磁系统组成，当合金的晶粒尺寸小于交换长度（Fe基合金的交换相关长度Lex≈20～40 nm[31]），铁磁纳米颗粒间通过剩余非晶基体发生磁交换耦合作用[32-33]，降低了合金的平均磁晶各向异性，从而获得优异的软磁特性。Fe76Co6Zr7Nb2B9合金热处理后的显微组织为较小的α-Fe(Co）纳米晶粒均匀分布在剩余非晶基体中，因此合金呈良好软磁特征。3 结论


本文编号：3293725