用于制备贴片电感的铁基非晶软磁合金的晶化过程研究

本研究用软磁性能优良的铁基非晶软磁合金作为贴片电感的磁芯材料,通过XRD、TEM等分析测试研究了Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 非晶软磁合金的热处理纳米晶化过程中的结构和组织形貌变化.结果证明:铁基非晶软磁Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金的晶化过程主要发生在500℃之后,当退火温度在520～600℃时,纳米晶粒晶化充分且分布较为均匀,使材料具有较好的软磁性能,这为贴片电感的制备莫定了基础.     

退火温度对Fe-Co-(Nb,V)-B-Cu非晶合金组织及软磁性能的影响

采用单辊旋淬法制备出Fe69Co8Nb7-xVxB15Cu1(x=0,2,5,7)系列非晶合金,将非晶合金在不同温度进行退火,通过X射线衍射仪、透射电镜和B-H磁滞回线仪对退火后合金的微观组织和软磁性能进行分析。结果表明:退火温度对合金的微观组织和软磁性能影响显著,当TaTg时,由于结构弛豫,内应力的释放,非晶合金的矫顽力(Hc)降低;当Tx1TaTx2时,由于bcc结构α-Fe(Co)纳米晶相的析出,合金的饱和磁感应强度(Bs)明显增大;当TaTx2时,由于α-Fe(Co)晶粒粗化和非磁性相的析出,合金的软磁性能急剧恶化。其中Fe69Co8Nb5V2B15Cu1非晶合金在580℃退火1 h,表现出极为优异的软磁性能,其Bs=1.15 T,Hc=0.9928 A/m,μi=48460,而Fe69Co8V7B15Cu1非晶合金在650℃退火1 h,则发生软磁到硬磁性能的转变。     

非晶软磁合金薄带纳米晶化过程中缺陷变化的正电子湮没研究

用正电子湮没多普勒展宽能谱测量和分析了若干急冷淬火制备的薄带，表明软磁Fe基纳米晶合金中的缺陷(自由体积)远多于其晶化前的非晶态；能够晶化成纳米晶的Fe基非晶制备态材料中的缺陷也多于类似成分但又不能晶化成纳米晶的非晶态材料中的缺陷；Fe73.0Cu1.0Nb1.5Mo2.0Si13.5B9.0合金的急冷淬火制备态在热处理过程中，低温退火时缺陷减少，高于200℃的退火导致缺陷增加，纳米晶化后的进一步退火缺陷基本不增加；Fe73.0Cu1.0Nb1.5Mo2.0Si13.5B9.0合金纳米晶化后，在所选定的测量条件下没有发现正电子湮没参数随时间、温度的变化，说明该材料缺陷结构相当稳定。     

纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀特性

利用脉冲电沉积技术制备纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层。用EDS、XRD、TEM和SEM等手段分析纳米晶镀层的成分、微观组织结构和表面形貌。用电化学极化方法研究镀层中Co含量和退火温度对纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层的晶体结构为单一面心立方结构,其晶粒尺寸随镀层Co含量的增加而减小。镀层的晶粒尺寸随退火温度的升高而增大,并呈现强的(111)织构。纳米晶镀层的腐蚀速率随Co含量的增加先下降而后上升。退火可明显降低纳米晶镀层的腐蚀速率。纳米晶与粗晶Co-Ni-Fe合金镀层经电化学腐蚀后呈现出完全不同的腐蚀形貌。     

纵向磁场热处理对高饱和磁感应强度Fe基非晶-纳米晶软磁性能的影响

以单辊快淬法和非晶晶化法制备的(Fe_(66)Co_(20)B_(14))_(100-x)Cu_x(x=0.7,1)系列非晶/纳米晶合金带材为研究对象,利用X射线衍射法表征母相合金的晶体结构。利用差示扫描量热法标定其热力学性能以及晶化过程。采用纵向磁场热处理的工艺方法制备纳米晶材料。研究在外加磁场强度恒定的条件下,退火温度对样品软磁性能的影响。采用振动样品磁强计、阻抗分析仪、交直流B-H仪等测定了该合金的软磁性能。结果表明,该合金在淬态条件下具有强的玻璃形成能力、高的热稳定性以及高的饱和磁感应强度。纵向磁场热处理在提高该合金饱和磁感应强度、降低矫顽力方面卓有成效,并且在高频条件下可使该合金的损耗值维持在较低的范围。     

FeCuNbSiB 非晶合金的纳米晶化及其软磁性能

采用单辊快淬法制备了宽2 mm,厚20 μm的Fe75.5Cu1 Nb3 Si13.5B7非晶薄带,通过等温退火得到了非晶纳米晶双相结构的软磁性材料,纳米晶平均晶粒尺寸为8～11 nm.利用X射线衍射(XRD)和差热分析(DTA)研究了非晶晶化后的组织与性能,发现非晶基体上析出了单一bcc结构的a-Fe(Si)固溶体.研究了Fe基合金在不同退火条件下纳米晶化后的软磁性能,结果表明:在783～865 K退火1 h后,可获得较高的饱和磁感应强度Bs 和较低的矫顽力Hc,并且在823 K退火1 h后,表现出最佳的软磁性能,饱和磁化强度Bs 为135.266 Am2·kg-1,矫顽力Hc最低为1.8 A·m-1.     

表面纳米化Zr-4合金组织和性能热稳定性研究

采用表面机械研磨法(SMAT)对Zr-4合金进行处理,在其表面制备出纳米结构表层,并在不同温度下对其进行退火。利用偏光显微镜、X射线衍射仪、透射电镜、显微硬度计和电化学测量仪等分析手段,研究了SMAT处理Zr-4合金经不同温度退火后,其纳米表层组织、硬度的热稳定性,以及退火对耐腐蚀性能的影响。结果表明,SMAT处理Zr-4合金经低于350℃退火,其表层纳米晶组织、晶粒尺寸、显微硬度具有一定的热稳定性;Zr-4合金经SMAT处理实现表面纳米化后,其在1 mol/L H2SO4溶液中的耐腐蚀性能降低,进一步对其在低于350 ℃进行退火,其耐腐蚀性能得到改善,且退火后的耐腐蚀性能要优于原始未经SMAT处理的Zr-4合金     

Fe78B13Si9纳米晶合金的热性能研究

采用适当的热处理工艺将相同成分的Fe_(78)B_(13)Si_9非晶态合金条带晶化制备成纳米晶合金;测定并研究了纳米晶合金的微观结构(晶体结构及尺寸)和一些结构敏感性能(热膨胀、比热),同时,将其与同样成分的非晶态、大晶粒状态合金的性能进行比较分析,认为由于纳米晶合金特殊的微观结构(短程无序),使其在性能上表现出与通常材料有很大差异。     

纳米晶FeCoNi软磁薄膜的制备及其耐蚀性能的研究

采用循环伏安(CV)法以酸性硫酸盐溶液为基础液,在不同的电沉积工艺条件下制备纳米晶FeCoNi软磁薄膜,并结合SEM、EDX以及Tafel极化等测试方法研究FeCoNi纳米晶薄膜的微观结构、组成及耐蚀性等相关性能.结果表明:在-0.39——1.19 V(SCE)的电位区间为,可获得致密、均匀且耐蚀性较好的纳米晶FeCoNi合金结构.     

喷射沉积镧基非晶合金退火组织和成分分析

研究了喷射沉积La_(62)Al_(16)(Cu,Ni)_(22)大块非晶合金在不同退火工艺下的晶化过程和晶化组织转变。结果发现:573 K×30 min退火时,非晶合金可以完全晶化,并析出Al、AlNi、La和未知相。TEM显示Al和AlNi相的晶粒尺寸为纳米级,且晶化后的组织成分较为均匀,说明喷射沉积是制备镧基非晶合金的有效方法。     

贫稀土Pr4.5Fe77B18.5非晶合金晶化动力学研究

利用X射线衍射分析仪、透射电镜、振动样品磁强计和差示扫描量热仪研究贫稀土非晶Pr4.5Fe77B18.5合金中Fe3B/Pr2Fe14B复合纳米晶的晶体结构、磁性能及其晶化动力学.结果表明,经650℃晶化退火处理后,Pr4.5Fe77B18.5合金的晶化相主要由软磁相Fe3B和硬磁相Pr2Fe14B组成,而且退火后复合纳米晶磁体晶粒细小、分布均匀,磁滞回线呈现单一的硬磁特征,表明其具有较强的交换耦合作用.晶化动力学研究表明,软磁相Fe3B易成核、难生长和Pr2Fe14B相的难成核易生长的晶化行为是Fe3B/Pr2Fe14B复合纳米磁体具有较好磁耦合性能的根本原因.     

熔体旋淬的Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体

由硬磁相和软磁相两相混合组成的纳米复合磁体具有优越的磁性能 ,很有可能成为一类重要的实用永磁体。纳米复合磁体的磁性能与其显微组织密切相关 ,其软磁相尺寸要比硬磁相畴壁宽度为了在硬磁相与软磁相之间获得最佳的交换耦合重要得多。为获得最佳性能的纳米复合磁体的最佳显微组织 ,是由平均晶粒直径约为 10ｎｍ的软磁相与平均直径约为 2 0ｎｍ的硬磁相所组成。但是为了获得理想的双相显微组织是不可能的。为了由快淬非晶合金得到α Ｆｅ细晶 ,可添加Ｎｄ和Ｚｒ之类元素作为在晶化退火时阻止α Ｆｅ晶粒长大的抑制剂 ,但这又会导致纳米磁…     

纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀特性

利用脉冲电沉积技术制备纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层。用EDS、XRD、TEM和SEM等手段分析纳米晶镀层的成分、微观组织结构和表面形貌。用电化学极化方法研究镀层中Co含量和退火温度对纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层在3.5%（质量分数,下同）NaCl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层的晶体结构为单一面心立方结构,其晶粒尺寸随镀层Co含量的增加而减小。镀层的晶粒尺寸随退火温度的升高而增大,并呈现强的（111）织构。纳米晶镀层的腐蚀速率随Co含量的增加先下降而后上升。退火可明显降低纳米晶镀层的腐蚀速率。纳米晶与粗晶Co-Ni-Fe合金镀层经电化学腐蚀后呈现出完全不同的腐蚀形貌。     

退火处理对AlCoCuFeNi0.2高熵合金组织与性能的影响

利用电弧熔炼技术制备得到AlCoCuFeNi_(0.2)高熵合金,研究了铸态与900℃退火态高熵合金的组织、力学性能、磁学性能之间的差异。研究发现,铸态及900℃退火态合金都是BCC+FCC+有序BCC共存结构,BCC相是主相,组织都是典型的树枝晶组织,都具有优良软磁性能。900℃退火后,BCC相向FCC相转变,合金塑性显著改善,强度和硬度有所下降,饱和磁化强度得到提高。     

铁基纳米晶软磁材料的退火工艺研究

采用XRD、DSC、VSM等分析检测方法,研究了Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁材料的最佳退火工艺。结果表明:合金经550℃×1h退火后可获得由纳米晶α-Fe(Si)相和少量非晶相所组成的复相组织,具有优异的综合软磁性能。随退火温度的升高,α-Fe(Si)软磁相晶粒尺寸逐渐增加,Fe2B硬磁相不断析出,从而导致合金的软磁性能下降。     

雾化粉末形状对Fe—Si—Al系压粉磁心磁特性的影响

最近发现Ｆｅ Ｓｉ Ｂ Ｎｂ Ｃｕ系铸造非晶态合金棒(直径约为 0 5ｍｍ) ,通过退火晶化可形成由纳米级ｂｃｃ-Ｆｅ晶粒与其周围残留非晶相所组成的显微组织 ,具有良好的软磁性能。新近研究了利用铜模铸造法生产的Ｆｅ Ｓｉ Ｂ Ｎｂ Ｃｕ系非晶态合金棒的部分晶化组织与其磁性能之间的关系。研究时采用了纯金属铁、铌、铜和纯硅和晶体硼作原料配成的混合料 ,在氩气氛中电弧熔炼制得Ｆｅ95-ｘ -ｙＳｉｘＢｙＮｂ4Ｃｕ1 (原子百分比 )多元金合锭。该合金锭重熔后用铜模铸造法制成不同直径 (≤ 2ｍｍ)的合金棒。同时也利用熔体旋淬法制备合金…     

Ni合金化对Finemet合金热稳定性及软磁性能的影响

通过铜辊甩带法制备了成分为Fe_73.5-xSi_13.5B₉Cu₁Nb₃Ni_x(x=0、1、2、3)的非晶带材,并对其进行退火处理。利用XRD、DSC、VSM和软磁直流测试仪等对带材的相结构、热稳定性以及软磁性能进行测试分析。结果表明,所制备合金带材淬火态下均为完全非晶结构,经560 ℃保温60 min退火处理后,合金中形成了非晶和α-Fe(Si)纳米晶双相共存结构。随着Ni含量的增加,整体上非晶带材的一级起始晶化温度T_s1和二级起始晶化温度T_s2先减小后增大,两级起始晶化温度之差ΔT_s整体呈下降的趋势,由166.0 ℃下降至132.8 ℃,热稳定性降低。淬火态下,Ni元素的添加使得非晶带材的软磁性能有所恶化。经退火处理后,带材的软磁性能明显提升,当Ni含量x=1时,具有较好的软磁性能,其饱和磁化强度为157.7 emu/g,矫顽力为6.8 Oe。     

Sm5Fe80Cu1Zr3.5Si5B3C2.5非晶合金晶化动力学的研究

利用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计和差热分析研究了非晶Sm5Fe80Cu1Zr3.5Si5B3C2.5合金中α-Fe/Sm2(Fe,Si)17Cx复合纳米相结构的形成过程、磁性及其晶化动力学.XRD结果表明,随着退火温度的升高,Sm5Fe80Cu1Zr3.5Si5B3C2.5非晶合金先后析出软磁相α-Fe和硬磁相Sm2(Fe,Si)17Cx;当经高温750℃晶化退火后,经Scherrer计算得到合金中α-Fe相和Sm2(Fe,Si)17Cx的晶粒尺寸分别为65.5和22.1nm,其矫顽力增加到58.11kA/m,剩磁为0.967T.晶化动力学分析发现,这种具有较低初始晶化激活能和阶段生长激活能的晶化行为是导致α-Fe相晶粒生长过于粗大和合金中α-Fe和Sm2(Fe,Si)17Cx复合纳米磁体磁耦合性能较差的根本原因.     

冷却速率对FeSiBCuNb合金条带磁学和耐腐蚀性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD),振动样品磁强计(VSM),电化学工作站以及扫描电子显微镜(SEM)等试验仪器对辊速为14.65和43.96 m/s旋淬制备的Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_3(C1和C2)合金条带进行了测试分析。XRD结果显示,低冷速下制备获得了非晶/纳米晶双相(C1)合金,高冷速制备的合金(C2)为非晶态。VSM结果显示,C1和C2合金均具有优异的软磁性能。低冷速制备的纳米晶(C1)合金相比高冷速制备的非晶态(C2)合金具有较强的磁各向异性,C1合金磁各向异性的增强是由纳米晶相的键对有序性以及纳米晶相与非晶基体相互作用引起的磁弹各向异性所致。合金的电化学测试显示,C2合金耐腐蚀性能要好于C1合金,合金耐腐蚀性能的差异与制备过程中不同冷速所导致的合金表面组织结构和应力不均匀性相关。     

Fe基纳米晶软磁材料热稳定性的研究

系统的论述了合金成分、制备工艺和微观结构对Fe基纳米晶软磁材料热稳定性的影响,并指出了Fe．CuNbSiB型和FeMB型纳米晶软磁材料保持良好的热稳定性和磁性能的途径。