新纳米晶Fe72Cu1Nb2V2Si14B9和Fe72Cu1Nb1Mo1V2Si14B9合金的磁性能和应用

近期,我们成功地开发了新纳米晶Fe_(72)Cu_1Nb_2Si_(14)B_9和Fe_(72)Cu_1Nb_1Mo_1V_2Si_(14)B_9合金,和早期问世的典型的纳米晶 Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)合金相比,降低了成本,明显改善了原始非晶带脆性,仍显示出优良的综合磁性能,并得到若干重要实际应用.本文报道新合金的磁性能、铁损分析结果和几个应用例子.1 实验用单辊液态快淬法制成32～35μm厚、1.0cm宽的非晶带,卷成内外径分别为2.0cm和2.5cm的环形样品.样品在氮气中在不同温度下无磁场退火0.5h后炉冷,根据直流相对起始磁导率μi和f=20kHz及Bm=0.5T条件下铁损值确定最佳退火温度范围.用退火样品测量磁性能.直流磁性、交流相对有效磁导率μe及铁损P的测量方法、条件及采用的符号已在文献[2,3]中说明.纵向和横向磁场退火是在最佳无磁场退火后,再在793K下磁场退火2h.     

新型纳米晶Fe_(69.4)Cu_(0.6)Cr_(3.2)V_(0.8)Si_(14)B_(12)软磁合金的研究

早期开发的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.5)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)纳米晶合金显示出优良综合磁性能,但含有昂贵的Nb,原始制备的非晶带也比较脆.我们用便宜得多的Cr和V代替Nb制成Fe_(69.4)4Cu_(0.6)Cr_(3.2)V_(0.8)Si_(14)B_(12)纳米晶合金,它的原始制备非晶带有相当好的延性,可对折而不脆断,并具有优良的综合磁性能,有潜在的应用价值.本文扼要报道部分研究结果.1 合金的制备和实验     

新型微晶软磁合金Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B(10)显微组织的Mssbauer研究

我们改进的新型铁基微晶合金Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)具有相当优良的综合软磁性能,对这类微晶合金显微组织的X射线和透射电镜研究表明,退火态的晶化后的显微组织由α-FeSi固溶体和非晶态晶界相组成,α-FeSi固溶体具有超细晶粒尺寸。 本文报道用Mssbauer效应对Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)的原始制备态和退火态显微组织的研究,为了比较,同时对Fe_(77.5)Si_(12.5)B_(10)合金的原始制备态和退火态也做了研究。     

新型铁基微晶合金磁性能的新水平

在文献[1,2]中,报道了我们研究的一些新型铁基微晶合金的磁性能,1990年6月,这类合金的磁性能又达到了新的更高水平。表1列出了无磁场退火的微晶合金Fe_(73.1)Cu_(1.2)-Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)(合金1)和Fe_(73.4)Cu_(1.1)Mo_3Si_(12.5)B_(10)(合金2)的直流起始磁导率μ_i、最大     

纳米晶Fe_(72.7)Cu_(0.8)Nb_2V_2Si_(13.5)B_9合金的高频磁性和超顺磁性行为

典型的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)合金含有较贵的Nb,原始非晶带比较脆.我们用V代替部分Nb制成了Fe_(72.7)Cu_(0.8)Nb_2V_2Si_(13.5)B_9合金,降低了成本,明显改善了脆性,非晶带可对折而不脆.对新合金高频磁性及起始磁化率的温度关系进行了研究,观察到纳米铁磁粒子系统的超顺磁性行为,本文报道这些方面的实验结果.     

Fe_(73.9)Cu_1Nb_(1.1)Mo_2Si_(12)B_(10)超微晶合金的磁性和应用

在文献[1,2]中报道的较贵的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和 Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)显示出优良的综合磁性能.我们用较便宜的 Mo 代替部分的昂贵的 Nb 制成3.0cm 宽28μm     

新型纳米晶Fe_(70.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(12)B_8软磁合金

已报道的纳米晶软磁合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(12.5)Si_(12.5)B_(10)显示出优良的综合软磁性能,特别是在宽频率范围内良好的磁导率频散特性和低的高频铁损可与钴基非晶合金相比,但明显优于高镍超坡莫合金和功率Mn-Zn铁氧体。但是,这两种典型的Fe-Cu-Nb-Si-B合金都含有较昂贵的铌,而且制带较困难。所以,用比铌便宜得多的元素代替铌制成     

纳米微晶Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8在不同温度下的磁性研究

自1988年日本Yoshizawa研制成纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9软磁合金以来,在研制新型纳米微晶及探讨其优良软磁性能的机理等方面都有了很大进展.新型纳米微晶Fe(CuCrV)SiB软磁合金具有更好的性能价格比.本文报道了经不同温度退火处理后的纳米微晶 Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8 在不同温度下的磁性测量结果,并对经540℃退火后磁性能最佳的机理做了有益的探讨.     

由非晶晶化带备的纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9表面的扫描隧道显微镜研究

非晶态Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金在晶化温度以上退火,可以形成由直径10—20nm、具有体心立方结构的Fe(Si)固溶体微晶及4—5个原子层厚的晶界非晶相组成的纳米微晶合金.与非晶态合金相比,具有饱和磁感强度高、矫顽力低、高频损耗低等优点,是一种综合性能极佳的新型软磁材料.     

铁基软磁纳米微晶中非晶相的M(?)ssbauer谱研究

软磁纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金(即Finement)由其非晶薄带退火后得到。它由粒径10～20nm的α-Fe(Si)晶粒和剩余非晶相组成。其优良的性能和结构有关,而经540℃退火得到的纳米微晶具有最佳的软磁性能,此时,剩余非晶相约占30％～40％。非晶相(包括非晶与晶粒之间的界面层)对交换耦合有重要作用。本文选取Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8,Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和另一成分较简单的纳米微晶(Fe_3Si)_(0.95)Nb_(0.05),以M(?)ssbauer谱分析为主要手段,研究这3种微晶的非晶相的微结构,发现存在一个具有弱磁性的界面层,可能对交换耦合起重要的作用。     

Fe基软磁纳米微晶磁致电阻抗效应的研究

近年来,发现由Fe,Co,Ni和Cr,Ag,Cu所组成的二元复合膜和颗粒膜具有巨磁电阻效应,预期它在磁记录、磁传感器等方面有潜在的应用前景,引起各国科学家的广泛兴趣.但从目前的研究情况看,在很多情况下这些薄膜还需要有强磁场和低温才能显示出显著的效应.然而,最近,由Mohri等人从Co基非晶的丝或带可观察到巨磁致电阻抗效应,当频率几十kHz到几MH_z的电流通过非晶丝的截面时,在室温加80～800A/m的低磁场就能探测到△Z/Z(0)(=(Z(H)-Z(0))/Z(0))的变化在50%以上.我们在研究Fe基纳米微晶FeCuNbSiB中同样观测到巨磁致电阻抗效应,而且经不同温度退火后还会显示出不同的△Z/Z(0)值.当选取材料组分为Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(13.5)B_9并在横向磁场退火后,磁致电阻抗效应可达～100%,灵敏度达～8%(A/m).     

非晶合金(Fe_(0.1)Ni_(0.35)Co_(0.55))_(78)Si_8B_(14)和Fe_(40)Ni_(38)Mo_4B_(18)的低温结构弛豫动力学

在远离晶化温度的低温范围内,非晶软磁合金中发生的结构弛豫,从而引起的磁性能变化与它们的实际应用密切相关,因为在实际应用中,软磁材料的温度稳定性是很重要的。本文报道了利用起始磁导率等温衰减的测量对非晶合金(Fe_(0.1)Ni_(0.35)Co_(0.55))_(78)Si_8B_(14)和Fe_(40)Ni_(38)Mo_4B_(18)的低温结构弛豫动力学行为的研究结果。     

结构缺陷对超微晶软磁合金磁性的影响

非晶合金以Fe_(73.5)Cu Nb_3Si_(13.5)B_9为代表,在晶化温度以上退火,可以形成晶粒直径约为10nm的αFe-Si晶相及剩余非晶相组成的一种新型双相复合纳米材料(称为Finemet).这种纳米材料具有极高的初始磁导率(μ_i可达10~5以上),低的矫顽力(H_c可小于0.32A/m)和优良的高频磁性,目前已为许多磁学和材料工作者所注目.对其具有优良软磁性能的解释一般认为有两个:一是退火以后具有很低的磁致伸缩系数,二是由于晶化后αFe-Si晶粒十分细小,有效磁晶各向异性被平均化而减小,Herzer把非晶合金的无规各向异性模型运用于     

机械合金化制备Fe-Si-Nb非晶及其晶化过程研究

Fe-Si基合金是一种广泛应用的软磁材料。近年发展起来的纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金(即Finemet)具有优良的软磁性能,它由粒径10～20nm的α-Fe(Si)晶粒和剩余非晶相组成。许多工作表明这类材料的优良软磁性能与纳米量级大小的晶粒和传递交换耦合作用的界面有关。另外,Finemet是带状材料,其应用受到一些限制。文献[1]报道了通过机械合     

非晶态软磁材料的损耗分析

Fe_(82)Si_5B_(13)、(Fe_(0.06)Co_(0.85)Ni_(0.06)Nb_(0.03))_(75)Si_(10)B_(15)和(Fe_(0.8)Ni_(0.15)V_(0.05)_(78)Si_8B_(14)是三种典型的低矫顽力非晶态软磁材料,经过适当热处理后,都有很低的磁损耗。本文的目的是,利用计算机拟合这三种非晶态合金的总损耗与频率的关系曲线,从而给出了损耗与频率的关系式,并对总损耗进行了分离。     

静高压下界面反应对非晶(Fe_(0.99),Mo_(0.01))_(78)Si_9B_(13)合金晶化的影响

由于纳米Fe-Mo-Si-B合金优异的软磁性能,近年来,人们对非晶合金(Fe_(0.99),Mo_(0.01))_(78)Si_9B_(13)(FMSB)的晶化机制、结晶相、晶粒度及纳米合金的性能进行了深入的研究.这些研究工作都是在真空条件下,非晶FMSB合金条带表面为自由表面的情况下开展的.为了克服由非晶FMSB合金晶化制得的纳米Fe-Mo-Si-B合金的脆性,使之能在实际中得到应用,我们利用静高压下等温热处理金属Al片与非晶FMSB叠层的方法,制备出Al/Fe-Mo-Si-B纳米合金复合材料.由于在制备中,非晶FMSB与Al片将在界面发生扩散反应,因此,势必影响非晶FMSB的晶化过程和结果.本文将就此问题进行研究.     

非晶Fe_(40)Ni_(38)Mo_4B_(18)合金的磁导率衰减动力学

非晶软磁合金具有优良的磁性,但是,在玻璃化温度以下宽的温度范围内,原始制备态的合金会发生明显的磁导率弛豫,导致磁性的恶化。在充分退火而弛豫了的合金中仍会产生可逆的结构弛豫,从而导致磁导率的衰减。本文报道了关于非晶Fe_(40)Ni_(38)Mo_4B_(18)合金的磁导率衰减动力学行为的研究结果。     

热处理对非晶态R_2Fe_(23)B_3(R=Y,Pr)合金的相结构和磁性的影响

自从高磁能积Nd_2Fe_(14)B材料被发现以来,非晶态Nd-Fe-B合金的磁性和晶化已有许多的研究。利用快淬方法制备的非晶态材料,在高于其晶化温度退火时,往往会形成亚稳相,然后在更高的温度转变成稳定相。Buschow等研究了富Fe的非晶态Nd-Fe-B合金的晶化行为,发现了Nd_2Fe_(23)B_3和NdFe(12)B_6两个新的亚稳相。Nagayama等也作过类似研究。最     

非晶和亚稳态R_2Fe_(23)B_3(R=Ce,Pr,Nd)的磁性

富Fe的非晶态R-Fe-B(R=稀土)合金,在高于其晶化温度退火时,往往会出现亚稳相,对某些特定成分的非晶态合金,退火后可形成亚稳态单相材料。Buschow等在研究非晶态Nd-Fe-B晶化时,发现了Nd_2Fe_(23)B_3亚稳相。最近,我们在Nd-Fe-B三元相图的富Fe区系统地研究了非晶态合金的晶化与磁性,     

非晶态R_4Fe_(77.5)B_(18.5)合金的磁性和晶化

低Nd快淬Nd-Fe-B合金,由于具有高的剩磁和磁能积可望成为实用性永磁材料。我们已在Nd-Fe-B三元相图的富Fe区,系统地研究了快淬Nd-Fe-B合金的相组成和磁性,重点研究了低Nd(3—5at％)快淬Nd-Fe-B合金的永磁性。在Nd_4Fe_(77.5)B_(18.5)合金中,获得室温最大矫顽力H_c=231kA/m和磁能积(BH)_(max)=104kJ/m~3,并研究了Co,Al,Ga等元素的替代对快淬Nd_4Fe_(77.5)B_(18.5)合金磁性的影响。本文报道非晶态R_4Fe_(77.5)B_(18.5)(R=Y,Ce,Pr,Nd,Gd,Dy)合金的磁性和晶化以及晶化对磁性的影响。