新型铁基非晶—纳米晶合金软磁性能与宽带材制备技术研究

发布时间：2017-04-02 09:03

  本文关键词：新型铁基非晶—纳米晶合金软磁性能与宽带材制备技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Fe基非晶-纳米晶软磁合金具有非晶基体和纳米级晶粒的双相结构,是一种新型磁性功能材料,具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低矫顽力和低损耗等优异的软磁性能。特别是FINEMET合金体系(Fe-Si-B-Cu-Nb合金系),已在磁电子器件、航空航天、国防科技等领域展现出广泛的应用前景。然而,目前工业生产中的FINEMET合金含有过多的Zr、Hf及Ta等难熔、易氧化金属,影响了合金饱和磁化强度的提高,且生产成本较高,严重制约了Fe基非晶-纳米晶合金的推广应用。为解决上述问题,本文选择典型的FINEMET合金(Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3)作为研究对象,通过添加元素Y、V替代原成分中的Nb元素,得到新型铁基非晶纳米晶合金,研究其组织形态、热稳定性及软磁性能。此外,还初步探讨了铁基非晶宽带材的制备技术,制定了一系列在实际操作中的工艺参数,为非晶-纳米晶软磁合金的研究与应用提供一定的参考。本文采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、震动样品磁强计(VSM)、电子透射电镜(TEM)等分析了Y和V元素的添加对Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶纳米晶合金的热稳定性与软磁性能的影响,实验结果表明：适量的Y元素的添加可以同时提高非晶合金的热稳定性与软磁性能。Y可抑制原子扩散,Y与O间较强的亲和力可有效吸附杂质、净化基体,从而抑制非均匀形核。以Y代Nb没有降低Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3合金的非晶形成能力,而且既增加合金的热稳定性,又提高饱和磁感应强度。其中Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb1Y2合金具有最佳的热稳定性,700℃退火10min时析出纳米晶尺寸约10nm,饱和磁感应强度达1.28T。适量的V元素的添加同样可以同时提高非晶合金的热稳定性与软磁性能。V元素与Nb元素原子核外电子分布情况相似,且V元素与组分中大多数元素有较大的负混合焓。其中,Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb1V1合金具有最佳的热稳定性,520℃退火10min时析出纳米晶尺寸约20nm,饱和磁感应强度达1.29T。本文采用单辊甩带法制备非晶合金宽带材。单辊法制备非晶宽带材的难点在于温度与喷嘴与滚面间的距离控制,由于增大带材的宽度,使得喷嘴的长宽比增大,喷嘴尺寸的改变使得喷嘴内合金熔液对壁面的冲刷,影响着最终合金熔液喷射的稳定性。除此之外,喷嘴尺寸的改变也使得冷却辊上熔池形状的改变,宽的熔池稳定性较差,易受辊子径向跳动、转速、熔池表面气流等影响,这两点是制备非晶宽带材的难点。经过实际操作反复试验,确定加热功率在30-40kw,喷嘴与滚面间距在2mm左右,可成功制备出20-50mm宽的非晶带材。
【关键词】：非晶 纳米晶 软磁性能 宽带材
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG132.271
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 非晶-纳米晶软磁材料特征11-15
• 1.1.1 结构特征11-12
• 1.1.2 热力学和动力学特征12-13
• 1.1.3 软磁特征13-15
• 1.2 非晶-纳米晶软磁材料的发展及存在的问题15-21
• 1.2.1 非晶-纳米晶软磁材料的发展和应用15-19
• 1.2.2 非晶-纳米晶软磁材料的技术问题19-21
• 1.3 本文研究的内容与意义21-22
• 第二章 实验方法22-30
• 2.1 合金元素22
• 2.2 样品制备22-25
• 2.2.1 母合金制备22-23
• 2.2.2 条带样品的制备23-25
• 2.2.3 退火样品制备25
• 2.3 结构和性能测试25-30
• 2.3.1 样品尺寸25
• 2.3.2 组织结构25-27
• 2.3.3 性能测试27-30
• 第三章 Y对FeSiBCuNb合金热稳定性和磁性能的影响30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_(3-x)Y_x合金的结构和热稳定性30-32
• 3.3 Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_(3-x)Y_x合金的退火处理32-33
• 3.4 Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_(3-x)Y_x合金的软磁性能和结构33-34
• 3.5 本章小节34-36
• 第四章 V对FeSiBCuNb合金热稳定性和磁性能的影响36-43
• 4.1 引言36-37
• 4.2 Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_(3-x)V_x合金的热稳定性37-38
• 4.3 Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_(3-x)V_x合金的软磁性能38-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 非晶-纳米晶宽带材制备技术43-50
• 5.1 引言43
• 5.2 非晶-纳米晶宽带材的制备技术难题及解决方法43-47
• 5.3 非晶-纳米晶宽带材装备设计和制备技术研究47-49
• 5.4 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-54
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况54-55
• 致谢55-56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 左静;周易;陶英;;非晶合金变压器的发展及应用[J];科技与企业;2012年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 卢永慧;合金元素对铁基非晶GFA、热稳定性及磁性能的影响[D];江苏大学;2007年

  本文关键词：新型铁基非晶—纳米晶合金软磁性能与宽带材制备技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282202