【摘要】：納米晶合金是一類新型軟磁材料,它由非晶基體及分布在基體上的尺寸為納米量級(jí)的晶粒組成,具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低矯頑力和低損耗等優(yōu)異軟磁性能。納米晶合金優(yōu)異的軟磁性能促進(jìn)了電子元器件的小型化、輕量化、高頻化,在電子器件和高端電磁器件中具有廣泛的應(yīng)用。航空、航天和國防事業(yè)的迅速發(fā)展要求電子元器件材料能夠在高溫環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的軟磁性能和良好的熱穩(wěn)定性,即可在高溫條件下長(zhǎng)時(shí)間服役。相比于其它體系納米晶合金,FeCo系納米晶合金具有高居里溫度,高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,與晶態(tài)高溫磁性合金相比,具有飽和磁致伸縮系數(shù)小,電阻率高且制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。1998年,Willard等人報(bào)道的HITPERM型納米晶合金,典型成分(Fe0.5Co0.5)88Zr7B4Cu1,具有高居里溫度和高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,然而該合金的矯頑力和鐵損較高,并且較高的Co元素含量增加了合金的原材料成本,諸多因素限制了該合金在生產(chǎn)中的應(yīng)用。針對(duì)上述問題,本文在(Fe0.5Co0.5)88Zr7B4Cu1合金的基礎(chǔ)上,通過成分調(diào)整及工藝優(yōu)化,進(jìn)一步降低合金的矯頑力和鐵損,改善合金的軟磁性能,制備兼具優(yōu)異軟磁性能、低損耗且成本低廉的納米晶合金。研究工作主要包括：(1)采用Co元素部分取代Fe元素,研究Co元素含量對(duì)(Fe1-xCox)88Zr7B4Cu1納米晶合金微觀結(jié)構(gòu)和軟磁性能以及居里溫度的影響。研究發(fā)現(xiàn)Co元素的添加能明顯提高合金非晶相和納米晶相的居里溫度。納米晶的晶粒尺寸隨晶化退火溫度的升高呈先增大后減小再增大的趨勢(shì)。(Fe1-xCox)88Zr7B4Cu1納米晶合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨退火溫度的升高先增大后趨于穩(wěn)定,矯頑力變化趨勢(shì)則與晶粒尺寸相同。適量Co元素的添加可以顯著提高納米晶合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,當(dāng)x=0.3時(shí),納米晶合金的飽和磁化強(qiáng)度可達(dá)1.79 T。Co元素的添加使納米晶合金的矯頑力和鐵損有所增大,含量較少時(shí),納米晶合金在高頻下鐵損較小,具有明顯優(yōu)勢(shì)；(2)研究Ni元素部分替代Co元素對(duì)(Fe1-xCox-yNiy)88Zr7B4Cu1納米晶合金微觀結(jié)構(gòu)、軟磁性能及居里溫度的影響。研究表明,Ni元素的添加促進(jìn)了單相α-(Fe,Co,Ni)的析出,隨著Ni元素含量的增大,合金的DSC曲線向低溫區(qū)移動(dòng),非晶相和納米晶相的居里溫度略微下降。Ni元素的添加促進(jìn)了(Fe1-xCox-yNiy)88Zr7B4Cu1納米晶粒尺寸的細(xì)化,改善了合金的軟磁性能。納米晶合金的矯頑力和鐵損隨Ni元素含量的增加而減小,高頻損耗顯著降低。(Fe0.7Co0.2Ni0.1合金經(jīng)540℃退火1h后表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合軟磁性能,飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.66 T,矯頑力為19 A/m,當(dāng)磁感為1 T,頻率50 Hz時(shí)合金的鐵損為0.93 W/kg,磁感為0.2 T,頻率100 kHz時(shí)的鐵損為600 W/kg,與HITPERM合金相比,軟磁性能優(yōu)異,節(jié)能效果顯著。本文探索制備的Fe基納米晶合金軟磁性能良好,與傳統(tǒng)的HITPERM合金相比,具有矯頑力小、高頻損耗低的特點(diǎn),且少量Co元素和Ni元素的添加降低了合金的原材料成本,具有廣闊的應(yīng)用前景。
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【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TG132.271

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2287862