铁基块体非晶合金的制备及磁性能研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要磁性铁基块体非晶合金具有高的饱和磁化强度，低的矫顽力等软磁特性，属于新型的软磁材料，具有广阔的应用前景。本论文工作中，利用低纯原料，通过常规的水冷铜模吸铸法成功制得直径3.3mm的Fe72Y4Nb2B以及直径4mm的(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4铁基块体非晶合金。为了进一步提高(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4块体非晶合金的玻璃形成能力和改善磁性能，采用Zr、Co合金元素替换的掺杂策略，利用工业纯原料，成功合成了直径达5mm的(Fe71.2B24Y4.8)96Nb3Zr1块体非

2、晶合金以及一系列直径达3.3mm的[(Fe1-xCox)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0.1∼0.4)块体非晶合金，大大拓宽了(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4合金体系的非晶形成范围。研究结果显示，当Zr的替换量为1at.%时，合金的玻璃形成能力显著提高，临界形成尺寸至少为5mm，然而随着Zr的替换量进一步增加，玻璃形成能力迅速降低；另一方面，随着合金元素Co的逐步替换，合金的玻璃形成能力较初始合金没有发生明显变化，显示出很宽的玻璃形成范围。热性能测试表明，两系列非晶合金均具有较高的玻璃转变温度以及宽的过

3、冷液态区，表明具有较高的热稳定性。为了评价合金元素替换对于磁性能的改善情况，通过磁测量手段系统研究了合金元素Zr、Co替换对于(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4合金体系的磁性能影响及机制。室温磁测量结果显示，Co的适量替换，能够有效提高其饱和磁化强度，当合金成分为[(Fe0.9Co0.1)71.2B24Y4.8]96Nb4时，具有最大的Ms，达到98emu/g，相比于初始合金提高了10%；热磁性能测试结果显示，合金体系随着Co替换含量的增加，居里温度不断升高，最大值达到575K，相比于初始合金提高了100K,显著改

4、善了热磁性能，拓宽了合金的服役温度范围。此外，对比了不同临界冷却速率对于合金的饱和磁化强度的影响，分析认为其差异与合金中铁磁性团簇以及非晶形成过程中的不均匀结构有关。关键词：铁基块体非晶合金；合金化；玻璃形成能力；热稳定性；磁性能；I华中科技大学硕士学位论文AbstractIron-basedbulkmetallicglasses,whichexhibithighsaturationmagnetizationandlowcoercivity,arepromisingforthefutureapplicationasane

5、wkindofsoftmagneticmaterials.Inthiswork,iron-basedbulkmetallicglasses(BMGs)withcompositionofFe72Y4Nb2B22and(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4weresynthesizedsuccessfullyintoglassyrodswithdiametersof3.3mmand4mmrespectively,byusingcoppermouldsuckcastingandlowpurityrawmaterials.In

6、ordertoenhancetheglassformingability(GFA)andmagneticpropertiesofthe(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4alloysystem,alloyingstrategywasusedbypartiallyreplacingtheNbwithZrandFewithCorespectively.Asaresult,thenew(Fe71.2B24Y4.8)96Nb3Zr1BMGwithdiameterof5mmand[(Fe1-xCox)71.2B24Y4.8]9

7、6Nb4(x=0.1∼0.4)BMGswithdiameterof3.3mmwerepreparedsuccessfullybyusingindustrialrawmaterials,whichlargelybroadentheglassformingregion(GFR).ThedetailedresultsshownthattheGFAofthealloysystemwasgreatlyimprovedbythesubstitutionofonly1at.%ZrforNb,whiledeterioratedrapid

8、lywithincreasingZrcontent.Ontheotherhand,theGFAofthealloysystemwasnotaffectedobviouslywiththesubstitutionofCoforFe,suggestingabroadglassformingregion.Thetherma