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目前对非晶应用研究较多的是非晶的磁性,而在非晶磁性的应用上一般希望材料的居里温度Tc越高越好,因为Tc较高材料的磁性能才比较稳定,但是研究发现当居里温度低至沸点、室温甚至冰点附近时,也会有特殊的应用。例如,当Tc在冰点附近时可以用于输电导线表面的防覆冰,低居里点铁磁材料不仅满足了在冰点条件下除冰的要求,而且在非冰点条件时也不会增加输电线路的损耗。目前对低居里点除冰材料的处理方法一般是制成防覆冰器件,主要有低居里热敏防冰套筒和低居里磁热线,但这两种方法不仅材料的制备复杂,同时将其包覆和缠绕在输电导线表面也是一个巨大的工程。为此,本文采用棒材等离子喷涂的方法制备低居里FeCrB非晶铁磁材料,研究喷涂参数和材料成分对FeCrB非晶的形成、热稳定性、居里点和饱和磁化强度等性能的影响;用喷涂的方法制备出具有低居里点的Fe-Ni基铁磁合金并对其性能进行研究,为等离子喷涂制各低居里点铁磁合金在输电导线防覆冰的应用提供理论依据。 本课题选用工业原料和高纯金属为母材,通过真空电弧炉制备不同Cr含量的FeCrB母合金,选取不同的棒材直径和喷涂电压,以铜板为基体,采用棒材等离子喷涂制备片状非晶态合金粉末,采用X射线衍射仪、差示量热扫描仪和VSM振动样品磁强计对非晶粉末的组织结构、热稳定性和磁性能等进行表征;同时选取具有低居里点的Fe-Ni基合金(Fe14Ni64Si8B14和Fe54.52Ni34.09Cr10.46Si0.93)进行棒材等离子喷涂,同样对其性能进行研究。 研究结果表明:采用等离子喷涂制备FeCrB系非晶合金,当Cr含量为17%、棒材直径为3mm、喷涂电压在60V时,能够制备出高非晶含量的铁磁合金,此时Fe63Cr17B20的居里温度为287.1K,材料在273K时的饱和磁化强度为147.6emu/g、矫顽力为60.40e。棒材直径越大,制得的材料非晶含量越低,材料的居里温度、饱和磁化强度和矫顽力也随之升高;喷涂电压越大,制得的材料非晶含量越高,材料的居里温度、饱和磁化强度和矫顽力也随之降低;当Cr含量为17%时制备的材料的非晶含量最高,居里温度也最低可达到287.1K,当Cr含量偏离该含量时,材料的非晶含量降低、居里温度升高。 采用等离子喷涂的方法制备Fe14Ni64Si8B14和Fe54.52Ni34.09Cr10.46Si0.93合金,喷涂后得到的材料均为晶体。喷涂得到的Fe14Ni64Si8B14薄片的居里温度比喷涂前合金低,为304.3K,材料在273K时的矫顽力为20.1Oe,饱和磁化强度为9.3emu/g。通过等离子喷涂得到的Fe54.52Ni34.09Cr10.46Si0.93合金居里温度较高,而喷涂前由电弧炉熔融得到的Fe54.52Ni34.09Cr10.46Si0.93母合金的居里温度反而较低,为303.6K,材料在273K时的矫顽力为9.1Oe,饱和磁化强度为163.5emu/g。