Fe基非晶纳米晶合金软磁材料制备及其磁性研究

发布时间：2017-08-29 14:26

  本文关键词：Fe基非晶纳米晶合金软磁材料制备及其磁性研究

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【摘要】：作为一种新型功能材料,Fe基非晶纳米晶软磁合金以其优异的磁性能、低廉的成本、相对简单的生产工艺等特点,在电力电子、通信、能源等领域发挥越来越重要的作用。Fe非晶纳米晶软磁合金具有高饱和磁感应强度(Bs)、高磁导率(μ)、低矫顽力(Hc)、低损耗等优异的磁性能。为了扩大Fe基非晶纳米晶合金软磁材料的应用范围,需要提高其Bs,提高Bs最有效的方式是尽可能的提高其铁磁性元素(如Fe、Co、Ni等)的含量,然而在提高铁磁性元素后,合金中提高非晶形成能力元素(如Si、B等)的含量必然会降低,这样可能会降低合金的非晶形成能力,进而可能会恶化其磁性能。因此开发高Bs、低Hc同时兼具较强非晶形成能力的铁基非晶纳米晶合金材料具有重要意义。本文以Fe-Si-B合金系为研究对象,通过元素替代、提高铁磁性元素含量的形式进行成分设计,开发高Fe含量的非晶纳米晶合金成分。通过单辊甩带法制备铁基非晶纳米晶软磁材料;研究过渡金属元素(Zr、Nb、Mo)和Cu对合金薄带非晶形成能力、微观组织结构、热稳定性以及磁性能等的影响;并研究大原子元素Nb对高Fe含量Fe83Cu1Nb2Si2B12合金非晶形成能力和磁性能的影响,通过提高Nb元素含量对其磁性进行了优化。成功制备了Fe74Cu1Si13B9M3(M=Zr、Nb、Mo)、Fe(76+x)Cu1Nb3Si(11-x)B9(x=0、2、4)、Fe(79+x)Cu1Nb2Si(6-x)B12(x=0、2、4)和Fe(83-x)Cu1Nb(2+x)Si2B12(x=0、1、2、3)非晶纳米晶合金薄带,利用XRD、TEM、SEM、DSC、VSM研究了合金薄带的微观结构、表面形貌、热稳定性、非晶形成能力和磁性能。
【关键词】：Fe基非晶纳米晶合金 软磁材料 单辊甩带法 非晶形成能力
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 非晶合金软磁材料9-15
• 1.1.1 非晶合金材料发展概述9-11
• 1.1.2 非晶态合金结构特征11-12
• 1.1.3 非晶态合金的形成机理与制备12-15
• 1.2 纳米晶软磁合金15-18
• 1.2.1 纳米晶软磁合金的发展概况15-17
• 1.2.2 纳米晶合金的结构特征和制备工艺17-18
• 1.3 元素添加对铁基非晶/纳米晶软磁合金的影响18-20
• 1.3.1 铁磁性元素Co、Ni对其非晶形成能力和磁性的影响18-19
• 1.3.2 非金属元素B、Si的添加对其非晶形成能力和性能的影响19
• 1.3.3 大原子Zr、Nb、Mo的添加对其非晶形成能力和性能的影响19-20
• 1.4 Fe基非晶、纳米晶软磁材料的性能和应用20-21
• 1.5 课题的研究目的和内容21-23
• 1.5.1 研究目的21-22
• 1.5.2 研究内容22-23
• 第2章 材料制备工艺与实验23-33
• 2.1 成分设计23-26
• 2.1.1 非晶合金成分设计的一般原则23-24
• 2.1.2 Fe基纳米晶合金成分设计一般原则24-25
• 2.1.3 课题成分设计思路25-26
• 2.2 工艺路线26-27
• 2.3 材料制备27-30
• 2.3.1 制备母合金27
• 2.3.2 单辊甩带法制备非晶/纳米晶薄带27-28
• 2.3.3 单辊甩带法制备合金薄带的工艺参数28-30
• 2.4 测试及分析方法30-33
• 2.4.1 X射线衍射分析30-31
• 2.4.2 热物性分析31
• 2.4.3 扫描电镜分析31-32
• 2.4.4 透射电镜分析32
• 2.4.5 磁性测量32-33
• 第3章 低Fe含量非晶纳米晶合金薄带制备及性能研究33-41
• 3.1 合金薄带的结构分析33-36
• 3.2 合金薄带的热稳定性分析36-38
• 3.3 合金薄带的磁性分析38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 高Fe含量非晶纳米晶合金薄带制备及性能研究41-53
• 4.1 成分设计方案41-42
• 4.2 合金薄带的结构分析42-45
• 4.2.1 Fe_(（74+x）)Cu_1Nb_3Si_((13-x))B_9合金薄带的结构分析42-44
• 4.2.2 Fe_((79+x))Cu_1Nb_2Si_((6-x))B_(12)合金薄带的结构分析44-45
• 4.3 合金薄带表面结构SEM分析45-47
• 4.4 Fe_((79+x))Cu_1Nb_2Si_((6-x))B_(12)合金薄带TEM分析47-48
• 4.5 Fe_((74+x))Cu_1Nb_3Si_((13-x))B_(12)、Fe_((79+x))Cu_1Nb_2Si_((6-x))B_(12)合金薄带磁性分析48-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 Nb元素对高Fe含量Fe基非晶纳米晶合金结构及磁性影响53-58
• 5.1 Nb元素对Fe_((83-x))Cu_1Nb_((2+x))Si_2B_(12)合金结构影响53-55
• 5.2 Nb元素对Fe_((83-x))Cu_1Nb_((2+x))Si_2B_(12)合金磁性影响55-56
• 5.3 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与成果64-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

【参考文献】

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本文编号：753773