高Fe含量FeCuNbSiB系非晶/纳米晶合金制备及其磁性研究

研究了过渡金属元素(Zr,Nb,Mo)和Cu元素对Fe78Si9B13合金系非晶形成能力、热稳定性和磁性的影响;在Fe74Cu1Nb3Si13B9合金的基础上,通过逐步提高Fe含量,利用单辊甩带法制备Fe(76+x)Cu1Nb3Si(11-x)B9(x=0,2,4)和Fe(79+x)Cu1Nb2Si(6-x)B12(x=0,2,4)非晶/纳米晶合金薄带;利用XRD、DSC、TEM和VSM研究了高Fe含量Fe-Cu-Nb-Si-B系非晶/纳米晶合金的微观结构和磁性,并通过添加Nb元素优化了高Fe含量合金的磁性。研究结果表明:Zr和Nb元素的添加能明显提高Fe78Si9B13合金的非晶形成能力和热稳定性;高Fe含量的Fe-Cu-Nb-Si-B系纳米晶合金为典型的非晶/纳米晶双相结构,合金的饱和磁化强度Ms180 emu/g,且合金的矫顽力Hc在2Oe-9Oe之间,具有良好的软磁性能;Nb元素能显著细化Fe-Cu-Nb-Si-B系合金晶粒尺寸,从而能显著降低合金的矫顽力,改善合金的软磁性能;当Fe含量在80%-83%(原子百分比,下同)之间时,合金具有良好的软磁性能,但当Fe含量达到85%时,会有Fe2B、Fe3B相析出,从而显著恶化其软磁性能。     

Fe基超微晶合金的XRD研究

用XRD测定了退火Fe73.5Cu1M3Si13.5B9(M=Nb,Mo)合金中晶化相－－α-Fe(Si）和非晶相的结构，讨论了添加元素M＝Nb,Mo对Fe73.5Cu1m3Si13.5B9合金起始磁导率影响的原因，结果表明，添加Nb的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金其α-Fe(Si）的尺寸小，Si含量高，且非晶相的铁磁性强，从而获得了较高的起始磁导率。     

Si对Fe-2.5B合金在锌液中腐蚀机制的影响

Si的加入改变了Fe-2.5B合金的微观组织,进而影响到这种合金在锌液中的耐腐蚀性能.当Si含量为2-8%wt时,Fe-2.5B-XSi是亚共晶组织,Si分布在α-Fe和Fe2B相中.配制一系列由单相α-Fe组成的合金,其Si含量与Fe-2.5B-XSi合金中的α-Fe相中的Si含量相同,在液锌中测试这两组试样的腐蚀速率,据此可以推断出Fe2B相的腐蚀速率.结果表明,随Si含量的增加,α-Fe相的腐蚀速率下降,其原因是随Si含量的增加,α-Fe与锌液反应生成的块状FeSi相增多,该相对锌的扩散起阻挡作用.随Si含量增加,Fe2B相的腐蚀速率上升,原因是随Si含量的增加,Fe2B相的点阵参数、晶胞体积增加,即硅削弱Fe2B中键的结合强度,降低了Fe2B的稳定性.两相的相互作用使Fe-2.5B合金随Si含量的增加,耐腐蚀性能增强.     

Ni-Fe-(Nb)-Si-B非晶合金的等温晶化与结构转变

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出(Ni0.75Fe0.25)78-xNbxSi10B12(x=0,5)非晶合金带材.X射线衍射(XRD)分析表明样品为完全非晶态.用差热分析仪(DTA)在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的Tg、Tx、Tm,并分析了其热稳定性.根据DTA结果分析表明,(Ni0.75Fe0.25)78Si10B12非晶合金退火温度为695,715,745和765K,在715和745K退火时,非晶基体上析出了单一的γ-(Fe, Ni)固溶体,平均晶粒尺寸分别约为10.3和18.5nm;765K退火后的结晶相为γ-(Fe, Ni)固溶体,Fe2Si,Ni2Si和Fe3B.(Ni0.75Fe0.25)73Nb5Si10B12非晶合金的退火温度为720,750和800K,退火后不能在非晶基体上析出单一的晶化相,晶化析出相为γ-(Fe, Ni)固溶体,(Fe, Ni)23B6,Ni31Si12和Nb2NiB0.16.     

Nb和Si元素对提高纳米晶带材抗氧化能力研究

采用SEM和XRD等手段分析了Fe82Cu1B12Si4 Nb1与Fe73.5 Cu1 B7 Si15.5 Nb3纳米晶合金带材在空气中灼烧后的晶化产物和氧化产物;通过降低Nb和Si元素含量,提高Fe和B元素的含量,虽然使Fe82Cu1 B12 Si4 Nb1纳米晶合金具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力,但却降低了它的非晶形成和抗氧化能力。根据K.Hono等采用原子探针法观察到的在晶化过程中各元素分布情况,提出了一个晶化过程模型,通过模型分析了纳米晶合金的抗氧化能力的原因;随着晶化过程推进,残余非晶相中Nb元素含量增加,使得残余非晶相区的晶化温度提高,同时发挥限制晶体长大的作用。     

FeCuNbCrSiB非晶合金的晶化及磁导率与温度的关系

对Fe6 8Cu1 Nb3Cr8Si1 0 B1 0 非晶合金在 40 0～ 5 40℃等温退火 1h后的晶化行为及初始磁导率 μi 与温度的关系进行了研究。结果表明 :用Cr取代部分Fe和Si的Fe6 8Cu1 Nb3Cr8Si1 0 B1 0 非晶合金经适当温度退火后可获得具有bcc结构的α Fe(Si)纳米晶 ,合金的居里温度 (Tc <15 0℃ )远低于Finemet合金的Tc(约为 3 40℃ ) ;合金在淬态和 40 0℃退火后的 μi T曲线上出现Hop kinson峰 ,经 5 0 0℃和 5 40℃退火后其 μi T曲线上Hopkinson峰消失 ,曲线具有明显的长尾特征。     

铁基巨磁阻抗薄膜的研究

溅射方法制备的非晶Fe68Cu0 .5Cr4 V5Si13 .5B9薄膜 ,通过适宜的退火处理得到具有纳米α Fe(Si)和非晶母相的混合结构和最佳的软磁性能 ,相应的巨磁阻抗值最高可达 72 %。本文着重研究了热处理条件、薄膜组织结构、软磁性能以及驱动电流频率对Fe68Cu0 .5Cr4 V5Si13 .5B9薄膜磁致阻抗的影响。     

P对Fe基非晶合金玻璃形成能力及磁性能的影响

采用XRD、DSC、SEM、TEM和、VSM等检测方法研究了Fe(73.65-x)Ni1Al5Ga2PxB9.6Si3C5.75(x=6.65、7.65、8.65、9.65)系列合金的微观结构、玻璃形成能力及磁性能.实验结果表明,当x=8.65时,样品为非晶结构,并深入分析了此时结构中的原子团簇结构;当x=7.65时,合金为在非晶基体上析出的纳米晶结构;当x=6.65时,在非晶基体上出现了大量的晶态相复合组织.热力学分析显示,用参数7能更合理地表征合金的玻璃形成能力,为C1>C2>A4.当P含量为7.65%(原子分数)时合金具有较好的软磁性能,其矫顽力为6.0Oe,饱和磁化强度为149.4emu/g.     

(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金的微观结构及软磁性能

研究了(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金晶化过程中的微观结构及形成纳米晶后的合金软磁性能,发现在FINEMET合金基础上,用Co置换1/2含量Fe形成的(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金具有相对较高居里温度Tc≈450℃,460℃退火处理后(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金形成均匀纳米晶组织,晶粒度约为20nm.     

非晶合金COFeNbSiB的纳米晶化及磁性

研究了Co68Fe7Nb5Si12B8和Ｃo64Fe11Nb5Si12B8两种非晶合金在４００－５８０℃温度间等温退火１h后的纳米晶化行为和磁性,结果表明,在４５０－５６０℃退火１h后,在两种晶合金的基体上均析出上了单一相bcc结构的α－Ｆe(Co)固溶体,当退火温度（Ｔa）低于４７０℃时,合金具有很好的晶化相Ｃo-B,Fe-B及其它化合物析出,磁性变得比较软,这可能是由于具有bcc结构的α－Ｆe(Co)相最大有大的磁致伸缩。     

电沉积非晶Ni-Fe-P涂层析氢催化性能研究

采用直流电镀技术,通过改变电沉积电流密度制备了不同的非晶Ni-Fe-P涂层。采用稳态极化技术比较不同电流密度下电镀Ni-Fe-P合金涂层电化学催化析氢活性,发现电流密度200A/m2电沉积的Ni-Fe-P合金涂层的电化学催化析氢性能最好。通过XRD分析镀层相结构,SEM观察涂层表面的微观结构及EDX分析表面成分,研究影响非晶Ni-Fe-P合金涂层的析氢电催化活性原因。结果表明,影响非晶Ni-Fe-P合金涂层电催化活性的主要因素是镀层中Fe、P元素含量。当Fe的含量最大18.63%(原子分数),P的含量最小13.14%(原子分数)时,非晶Ni-Fe-P涂层电催化析氢活性最好。2     

非晶CoFeSiBMo合金微带磁性能及在MI磁敏感元件中的应用

采用单辊快淬法制备(Co0.942Fe0.058)71-x Si6.4B22.6Mox(x=0~5)非晶微带。合金微带的玻璃转化温度(Tg)随着Mo含量的增加由805K单调升高至832K;Mo含量为x=5时,过冷液相区ΔTx达最大值,表明添加Mo提高了该体系合金的非晶形成能力。饱和磁化强度(Ms)随Mo含量的增加而减小,但在Mo元素含量x=2时,矫顽力(Hc)值最小,有效磁导率(μe)最大。磁学性能测试结果显示,与常规热处理相比,磁场热处理对微带软磁性能改善更加明显。经过纵向磁场热处理,(Co0.942Fe0.058)69Si6.4B22.6Mo2非晶微带饱和磁化强度和有效磁导率分别达到80.99A·m2/kg和12 510,与制备态相比,分别增加40.15%和65.52%;而矫顽力为0.64A/m,减小48.39%。在驱动频率为43kHz时,以(Co0.942Fe0.058)69Si6.4B22.6Mo2为磁芯的MI磁敏感元件,对磁场灵敏度最大为136%/(A·m-1),对弱磁场响应灵敏。     

添加Zr、Co、B元素对ThCu_7型Sm-Fe合金结构的影响

采用SEM、XRD、EDX等方法分析了添加合金元素B、Zr、Co前后Sm-Fe合金铸锭的微观结构及快淬条带中的相组成.研究表明,添加合金元素B、Zr、Co前后,Sm-Fe合金铸锭均由Sm2Fe17相、富Sm相和α-Fe相组成,添加B可促使铸锭晶粒细化,富Sm相由块状向条状变化,添加Zr、Co可使铸锭晶粒进一步细化,富Sm相进一步条状化.添加合金元素B、Zr、Co前,Sm-Fe合金仅在快淬速度达到30m/s时得到ThCu7型六角晶结构的Sm10Fe90相及少量α-相;添加B、Zr、Co元素后,在不同快淬速度下合金均可得到单一的ThCu7型六角晶结构的Sm10Fe90相及部分非晶相.添加Zr、Co元素后,快淬条带晶粒进一步细化.当Zr、Co元素含量一定时,随快淬速度的加快,其晶胞体积呈先升后降的趋势,同时快淬条带中的非晶相逐渐增加,Sm10Fe90相逐渐减少.     

FeCoNbSiBCu大块非晶合金的热稳定性与晶化过程研究

用差示扫描量热分析和原位高温X射线衍射研究了(Fe36Co36Nb4Si4.8B19.2)100-xCux(x=0, 0.5, 0.6, 0.7)大块非晶合金的热稳定性及其晶化过程.结果表明,微量Cu显著改变了Fe36Co36Nb4Si4.8B19.2大块非晶合金的晶化过程,无铜合金表现出单一尖锐晶化峰,而含铜量原子分数为0.5%,0.6%和0.7%的晶化过程分为四个阶段,Cu的加入提高了非晶合金纳米析出相的热稳定性.原位X射线衍射研究表明,FeCoNbSiBCu大块非晶合金初始晶化相为bcc-FeCo并于930K转变为bcc-Co7Fe3相.Cu添加后bcc-Co7Fe3的晶化表观激活能由460.41kJ/mol升高至545.69kJ/mol.用谢乐公式计算样品在840K保温17.5min的平均晶粒尺寸为22.3nm.     

铜模吸铸法制备的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶与块体纳米晶合金

利用铜模吸铸法制备了直径φ1.0mm和2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金和直径2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体纳米晶合金圆棒.利用X射线衍射、差示扫描量热仪(DSC)和差热分析仪(DTA)对Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金的结构和热性质进行了测定.该非晶合金的超冷液相区△Tx为16.7K,约化玻璃转变温度Tg/Tm和Tg/T1分别为0.60和0.57.Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金接近共晶成分,在10K/min的冷却速率下其过冷度可达86.7K.利用透射电子显微镜(TEM)观察了制备态的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2纳米晶合金圆棒的结构,为非晶基体上均匀分布的尺寸10～20nm的α-Fe晶粒.Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金能达到较大的过冷度,具有较高的约化玻璃转变温度(接近共晶合金成分)和过冷合金熔体的二步相析出有利于块体非晶合金和块体纳米晶合金的形成.铜模吸铸法既可制备块体非晶合金,也可制备块体纳米晶合金,是一种很有吸引力的制备块体非晶合金和块体纳米晶合金的方法,并进一步证实利用快速凝固法可以直接制备块体纳米晶合金.     

Ni50Mn38-xIn12Fex多晶合金的马氏体转变和磁转变特性

详细研究了Ni50Mn38-xIn12Fex(x=0,3,4,5,6)合金体系中Fe取代Mn对合金马氏体相变行为及磁学性能的影响.发现当x≤4时,合金表现出由B2结构的奥氏体向正交结构的马氏体转变的相变行为,而当x≥5时该相变被完全抑制.当Fe对Mn的取代超过3％时,合金的显微结构中出现y相,并发现其数量随Fe含量的增加而增加.γ相的形成改变了合金基体相成分,进而带来了基体相e/a(每原子的电子浓度)值的变化,研究结果证明合金的一系列性能改变均与基体相e/a值的变化相关.第一,基体相e/a(每原子的电子浓度)值随着Fe含量的增加而迅速减小,导致了合金马氏体相变温度、相变潜热及相变熵变的降低.第二,Fe的引入有效地增强了合金基体相的铁磁性能,提高了合金的居里转变温度和合金的磁化强度.详细阐述了Fe的引入是合金马氏体相变及磁学性能变化的本质原因.     

非晶Fe78Si9B13合金结构对磁性的影响

研究了普通退火对非晶Fe78Si9B13合金磁性能和结构的影响.实验发现:经不同温度退火1h后,试样的静态磁性能在Ta=390℃呈现最佳值;损耗则在Ta=440℃呈现最低值;在Ta=440℃经不同时间退火后,试样在ta=2h呈现横向感生磁各向异性.由退火后试样的初始磁导率与温度的关系及磁致伸缩系数的变化结果表明,当有极少量的α-Fe(Si)晶体相析出时,可明显改善合金的动态磁性能;当α-Fe(Si)晶体相进一步析出时,可使合金呈现良好的恒导磁特性.     

稀土La改性铁基非晶带材组织结构与软磁性能研究

主要研究掺杂了不同含量稀土La后的铁基非晶带材Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材组织结构与软磁性能.结果表明,随着稀土La掺杂含量的增加,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材的Fe-Si相的析出温度下降,而Fe-B相的析出温度则升高,一方面,非晶的热稳定性下降,另一方面,有利于控制Fe73.5...     

Fe-Si-B-P-Mo系高饱和磁感应强度非晶软磁合金

通过在Fe-Si-B-P合金体系中微合金化添加Mo元素,并提高铁含量,成功制备了具有较强非晶形成能力和优异软磁性能的非晶软磁合金。研究发现,Mo元素微合金化能有效提高合金的非晶形成能力,1%的Mo可以将该非晶合金体系的Fe含量极限提高到84%以上,从而得到了饱和磁感应强度(Bs)高达1.63 T的非晶合金。其中Fe80Si4.75B9.5P4.75Mo1非晶合金可以铸造形成非晶块体样品,临界直径达到1mm,饱和磁感应强度达到1.54 T,矫顽力为1.9 A/m。在整个成分范围内,该合金体系都具有1.9~5.1 A/m的低矫顽力和高于传统Fe-Si-B合金的饱和磁感应强度(Bs),具有较好的应用前景。     

Fe80-xCoxZr8Ge2B10 (x=0,8, 16)合金的热性能、结构和磁性能

用单辊快淬法制备Fe80-xCoxZr8Ge2B10(x=0,8,16)非晶合金,再对3种合金进行不同温度下退火处理.利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等测试手段对样品的热性能、微观结构及磁性能进行研究.结果表明,Fe80-xCox Zr8 Ge2 B10(x=0,8,16)合金在快淬态时均形成非晶.Fe80 Zr8 Ge2B10和Fe72 Co8 Zr8 Ge2 B10的晶化过程类似,比较复杂;Fe64 Co16 Zr8 Ge2 B10合金的晶化过程不同于其他两种合金,相对简单.3种合金的比饱和磁化强度整体上随着Co含量的增加而增大.