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Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(商品名Finemet)具有高饱和磁化强度,低矫顽力以及远小于硅钢的涡流损耗,因而有望成为一种广泛应用的新型软磁合金材料。本文采用单辊液态急冷法制备非晶合金条带,经过真空退火热处理和球磨后热处理两种制备工艺,成功制备了Fe73.5Cu1Nb3-xTixSi13.5B9(x=0,1,2,3)纳米晶软磁合金,研究Ti掺杂对Finemet非晶合金条带晶化行为以及退火工艺、球磨工艺、Ti含量对其微观形貌、相结构、软磁性能等的影响结构及磁性能的影响。
主要研究结果如下:
铁基纳米晶软磁合金材料经过退火处理得到非晶基体上均匀分布颗粒尺寸小于交换耦合长度Lex=35 nm的α-Fe(Si)纳米晶软磁相是获得优异软磁性能的前提。含Ti元素的合金液相混合焓低于标准Finemet合金,随着Ti元素含量的增加,合金的液相混合焓变小,非晶形成能力增强。随Ti含量增加,DSC曲线上第一晶化相和第二品化相的峰值温度差△Tp不断加大,α-Fe(si)纳米晶粒软磁相形成温度范围拓宽。同时,晶化峰值温度随着升温速率的提高而相应增高。
Ti含量为0和1％的样品经过500℃和550℃真空退火1 h后,非晶态样品析出单一的α-Fe(si)相软磁相;当Ti含量达到2％时,DO3超结构相开始析出,并随着Ti含量的增大而增多。样品经过550℃真空退火1 h明显较500℃真空退火1 h晶化程度高,其饱和磁化强度Ms达到149.34 emu/g,矫顽力Hc降低到1.151 G(3％Ti)。热处理温度的提高有效降低了磁晶各向异性常数K1,优化了合金的软磁性能。
相对于条带直接热处理,经过球磨后的条带析出的纳米相晶粒尺寸明显降低。长时间球磨后Ti元素的添加对矫顽力降低作用明显,球磨60 h后,矫顽力Hc从不含Ti元素时的94.323 G降低到Ti含量为3％时候的9.938 G。饱和磁化强度Ms不含Ti元素时的133.48 emu/g增大到Ti含量为3％时候的144.52 emu/g。