【摘要】：Fe78Si9B13非晶合金造價(jià)低廉,具備優(yōu)良的軟磁性能,在制造變壓器鐵芯和傳感器元件等用途上有著廣闊的應(yīng)用前景。通常,人們會(huì)采用磁場(chǎng)退火等方式使其產(chǎn)生磁各向異性等磁學(xué)性能。然而,非晶本身的各向異性及其來(lái)源還沒(méi)有一個(gè)很好的解釋。因此,我們選取Fe78Si9B13非晶合金條帶及其鑄錠為研究對(duì)象,以合金鑄造中的遺傳現(xiàn)象為切入點(diǎn),研究了晶態(tài)鑄錠和非晶條帶的結(jié)構(gòu)與磁性能的各向異性,還建立了鑄錠和非晶條帶二者間的聯(lián)系。此外,本文還采用了定向加壓退火和退火的方式對(duì)非晶條帶進(jìn)行了處理,探究不同處理方式對(duì)晶化行為,磁性能以及結(jié)構(gòu)的影響,并借此解釋了非晶中的有序單元在其中扮演的作用。采用X射線衍射儀(XRD)、背散射電子衍射(EBSD)、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)確定了鑄錠樣品的相為α-Fe和Fe2B,并且100α.Fe和001Fe2B晶向族為擇優(yōu)生長(zhǎng)方向,其均平行于鑄錠的半徑方向,即最大的溫度梯度方向。此外,其正交軸在垂直于半徑方向的平面內(nèi)也有幾個(gè)擇優(yōu)取向。由于Fe2B的磁晶各向異性遠(yuǎn)大于α-Fe的磁晶各向異性,且{001}Fe2B為易磁化面,故鑄錠樣品的半徑方向?yàn)殡y磁化方向。這一結(jié)論也由振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)所驗(yàn)證。對(duì)于條帶樣品,利用VSM發(fā)現(xiàn)了非晶條帶的面內(nèi)磁各向異性:易磁化軸平行于非晶條帶的寬度方向,難磁化軸則與條帶的寬度方向之間存在60°的夾角。利用磁光克爾顯微鏡(MOKE)研究了非晶條帶的磁疇結(jié)構(gòu):條帶表面為封閉疇,內(nèi)部為條形疇。并通過(guò)鐵磁共振(FMR)發(fā)現(xiàn)了非晶條帶中存在著Fe-Si和Fe-B的原子團(tuán)簇,這些團(tuán)簇也存在著面內(nèi)的易磁化軸和難磁化軸,而且Fe-Si和Fe-B團(tuán)簇易磁化軸與難磁化軸的夾角與α-Fe和Fe2B 一致。最終,依據(jù)原始鑄錠,熔體以及金屬玻璃之間的遺傳效應(yīng),我們推斷非晶條帶中面內(nèi)各向異性的存在來(lái)源于Fe-Si和Fe-B團(tuán)簇在面內(nèi)的擇優(yōu)取向,即在該非晶條帶中存在著超越短程序的有序性。在氬氣氣氛的保護(hù)下采用熱壓爐,沿非晶條帶的縱向和橫向進(jìn)行壓力退火。隨后采用差式掃描量熱分析(DSC)、XRD、VSM對(duì)處理后的樣品進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)753 K預(yù)退火10 min使非晶條帶析出了 α-Fe相,而退火時(shí)縱向加壓與橫向加壓都阻礙了退火過(guò)程中的晶化并使得磁性能比退火樣品更高。其機(jī)理是壓力減少了自由體積,降低了原子的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)而抑制晶化。橫向加壓抑制晶化的能力比縱向加壓抑制晶化的能力更強(qiáng),這是因?yàn)檠刂摲较蛐纬闪伺c晶體結(jié)構(gòu)不同的無(wú)序團(tuán)簇,同時(shí)該方向加壓時(shí)自由體積減少更多,從而晶化更難發(fā)生。進(jìn)行DSC測(cè)試時(shí)所有樣品都有兩個(gè)晶化過(guò)程,它們的前半段可用JMA方程描述,后半段可用NGG模型描述,對(duì)第一個(gè)峰而言,退火并加壓樣品的激活能高于退火樣品,這是由于其為擴(kuò)散控制的長(zhǎng)大,壓力導(dǎo)致的擴(kuò)散系數(shù)的改變對(duì)其影響較大。對(duì)第二峰而言,在晶化中期階段,各樣品長(zhǎng)大激活能沒(méi)有明顯差異,這是因?yàn)槠錇榻缑婵刂频拈L(zhǎng)大,壓力導(dǎo)致的擴(kuò)散系數(shù)改變對(duì)其影響程度較小。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG139.8

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