高性能FeSiBMCu納米晶合金的制備及性能研究.pdf

1、鐵基納米晶合金是由非晶合金經(jīng)過熱處理得到的一種具有納米晶結(jié)構(gòu)的軟磁材料。正是由于這種獨(dú)特的納米晶結(jié)構(gòu)，鐵基納米晶合金具有優(yōu)異的軟磁性能：低的矯頑力（Hc）、高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（Bs）和磁導(dǎo)率（μe）以及接近于零的磁致伸縮系數(shù)等，可以有效地降低鐵芯損耗和噪聲。因此，鐵基納米晶合金被廣泛地應(yīng)用于開關(guān)電源、高精密電流/電壓互感器、共模扼流線圈、高頻變壓器等電力電子領(lǐng)域。
　　Finemet合金是目前得到廣泛應(yīng)用的納米晶軟磁材料之一，但是

2、此合金具有貴金屬Nb元素含量高、Bs低等缺點(diǎn)。為了降低生產(chǎn)成本、提高Bs，本文通過降低Nb含量提高Fe含量，成功開發(fā)出了兼具高Bs和優(yōu)異軟磁性能的FeSiBNbCu納米晶合金；用抗氧化性好的Mo元素替代Nb元素，解決了高Fe含量的FeSiBNbCu表面晶化的問題；以高Fe含量的FeSiBNbCu為對象，研究了表面晶化程度對軟磁性能的影響。主要的研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下所示：
　?。?）成功開發(fā)出了兼具優(yōu)異軟磁性能和高熱穩(wěn)定性的高頻高

3、Bs的Fe78-xSi13B8NbxCu1（x=0，1，2和3）納米晶合金，系統(tǒng)地研究了Nb元素的含量對FeSiBNbCu合金體系軟磁性能、熱穩(wěn)定性及微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，通過添加適量的 Nb元素，F(xiàn)e76Si13B8Nb2Cu1納米晶合金平均晶粒尺寸可達(dá)10 nm左右，同時具有優(yōu)異的軟磁性能，即高Bs（1.39 T）、低Hc（1.5 A/m）和高μe（21500，在1 kHz下）。此合金具有寬達(dá)100℃的熱處理溫度區(qū)間和長達(dá)60

4、min的熱處理時間區(qū)間，說明此合金具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和軟磁性能。
　?。?）成功開發(fā)出了Bs高達(dá)1.74 T的Fe82Cu1Si4B11.5Nb1.5-xMox（x=0，0.75和1.5 at.％）納米晶合金體系，并研究了Mo元素對此體系非晶形成能力、軟磁性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)Mo元素的添加可以提高合金的非晶形成能力，但添加微量的Mo效果不明顯。經(jīng)過熱處理以后，所有的合金具有優(yōu)異的軟磁性能，即高的Bs（1.67~1.74

5、T），低的Hc（8.9~10.8 A/m），和高的μe（11500~11900在1 kHz下）。此外，含Mo合金具有更優(yōu)異的高頻特性，使得此合金有望應(yīng)用于高頻電力電子設(shè)備。
　　（3）利用 Fe82Cu1Si4B11.5Nb1.5納米晶合金隨著銅輥轉(zhuǎn)速變化而具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，研究了表面晶化程度對軟磁性能、熱穩(wěn)定性和微觀結(jié)構(gòu)演化的影響。研究發(fā)現(xiàn)表面晶化樣品的熱處理溫度區(qū)間比完全非晶態(tài)的樣品更寬，適量的表面晶化可以降低鐵芯損耗，但是