發(fā)布時間：2019-10-24 10:45

【摘要】：Fe78Si9B13非晶合金造價低廉,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,人們會采用磁場退火等方式使其產(chǎn)生磁各向異性等磁學性能。然而,非晶本身的各向異性及其來源還沒有一個很好的解釋。因此,我們選取Fe78Si9B13非晶合金條帶及其鑄錠為研究對象,以合金鑄造中的遺傳現(xiàn)象為切入點,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非晶條帶進行了處理,探究不同處理方式對晶化行為,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)也有幾個擇優(yōu)取向。由于Fe2B的磁晶各向異性遠大于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為難磁化方向。這一結(jié)論也由振動樣品磁強計(VSM)所驗證。對于條帶樣品,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的原子團簇,這些團簇也存在著面內(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)各向異性的存在來源于Fe-Si和Fe-B團簇在面內(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。在氬氣氣氛的保護下采用熱壓爐,沿非晶條帶的縱向和橫向進行壓力退火。隨后采用差式掃描量熱分析(DSC)、XRD、VSM對處理后的樣品進行測試。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,而退火時縱向加壓與橫向加壓都阻礙了退火過程中的晶化并使得磁性能比退火樣品更高。其機理是壓力減少了自由體積,降低了原子的擴散系數(shù)進而抑制晶化。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,這是因為沿著該方向形成了與晶體結(jié)構(gòu)不同的無序團簇,同時該方向加壓時自由體積減少更多,從而晶化更難發(fā)生。進行DSC測試時所有樣品都有兩個晶化過程,它們的前半段可用JMA方程描述,后半段可用NGG模型描述,對第一個峰而言,退火并加壓樣品的激活能高于退火樣品,這是由于其為擴散控制的長大,壓力導致的擴散系數(shù)的改變對其影響較大。對第二峰而言,在晶化中期階段,各樣品長大激活能沒有明顯差異,這是因為其為界面控制的長大,壓力導致的擴散系數(shù)改變對其影響程度較小。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.8

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本文編號：2552517