由中合金鋼開發(fā)的鐵基非晶合金及其磁粉芯軟磁性能研究.pdf

1、Fe基非晶軟磁材料具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（Bs）、高磁導(dǎo)率（μe）和低矯頑力（Hc）等優(yōu)異的綜合軟磁性能，是一種很有應(yīng)用前景的新型磁性材料。目前，鋼鐵產(chǎn)能過剩，在國內(nèi)去產(chǎn)能，加快發(fā)展新材料的大背景下，本文針對(duì)中合金鋼成分特點(diǎn)開發(fā)出新型Fe基非晶軟磁合金，同時(shí)考察了Ni、Cr和Co三種典型合金元素對(duì)非晶合金軟磁性能的影響。在此基礎(chǔ)之上，選用綜合軟磁性能優(yōu)異的新型非晶帶材制成非晶粉末，探索新型非晶磁粉芯的制備工藝，以期拓寬其應(yīng)用。圍繞這一課題

2、本文主要展開以下幾方面的研究工作：
　　（1）利用合金鋼開發(fā)出新型非晶合金，并研究了其軟磁性能。在合金鋼Fe92.27Si1.43C0.14Mn0.58P0.15Cu0.03Mo0.01Ni1.51Cr3.75Co0.13（at％，標(biāo)注為 S0）的成分基礎(chǔ)上，以目前廣泛使用的鐵基非晶合金 Fe80Si9B11為目標(biāo)，通過添加 Fe、Si和 B等廉價(jià)元素調(diào)整合金成分，利用熔體快淬法制備出非晶帶材Fe75.1Si8.9Cu0.03Mo

3、0.01Mn0.47B10.87C0.11P0.12Ni1.23Cr3.05Co0.11（at%，標(biāo)注為S1），采用XRD、DSC、VSM、直流B-H磁滯回線測量儀和阻抗分析儀等分別測試了非晶帶材的微觀結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和磁性能（Bs、μe和 Hc）等。結(jié)果表明：非晶帶材S1的Bs=1.45 T、μe=22846.96（f=1 kHz時(shí)）和Hc=1.033 A/m。
　?。?）考察了主組元Ni、Cr和Co元素對(duì)非晶合金Fe75.1Si

4、8.9Cu0.03Mo0.01Mn0.47 B10.87C0.11P0.12Ni1.23Cr3.05Co0.11（at%，標(biāo)注為 S1）的微觀結(jié)構(gòu)、非晶形成能力、熱穩(wěn)定性和磁性能的影響，同時(shí)開發(fā)出兩種新型非晶合金。通過單獨(dú)或組合添加Ni、Cr和Co元素調(diào)整成分，設(shè)計(jì)出七種新型合金成分，通過熔體快淬法制備出了七種表觀質(zhì)量良好的合金帶材。其中包含兩種軟磁性能優(yōu)異的非晶合金Fe78.55Si9.31Cu0.02Mo0.01Mn0.49B11.

5、37C0.12P0.13（at%，標(biāo)注為E1）和Fe78.46Si9.3Cu0.02 Mo0.01Mn0.49B11.36C0.12P0.13Co0.11（at%，標(biāo)注為E4），其余合金帶材（分別標(biāo)注為E2、E3、E5、E6和E7）均有不同程度的晶化。結(jié)果表明：單獨(dú)或組合添加Ni、Cr和Co不僅影響合金的非晶形成能，也不同程度地影響非晶合金的μe和Bs。其中，E1的Bs=1.62 T、μe=6403.59（f=1 kHz時(shí)）和Hc=0.

6、053 A/m。E4的Bs=1.67 T、μe=8351.66（f=1 kHz時(shí)）和Hc=0.04 A/m。
　?。?）以性能優(yōu)異的Fe78.46Si9.3Cu0.02Mo0.01Mn0.49B11.36C0.12P0.13Co0.11（at%，標(biāo)注為E4）為原材料制備非晶粉末，然后開發(fā)出新型磁粉芯。在（2）的研究成果基礎(chǔ)上，E4非晶帶材經(jīng)真空去應(yīng)力退火脆化處理之后，采用機(jī)械球磨法，在大氣下制備出完全非晶態(tài)的磁性粉末。非晶粉末經(jīng)過

7、鈍化、絕緣包覆、粘結(jié)固化、冷壓成型和去應(yīng)力退火等過程制備出非晶磁粉芯。結(jié)果表明：非晶磁粉芯的μe達(dá)到12.7（f=1 kHz時(shí)），Bs達(dá)到1.0 T以上，直流偏置特性優(yōu)異，在f=100 kHz，外加直流偏置場強(qiáng)度達(dá)到120 Oe時(shí)，μe仍達(dá)到90%以上，并且能夠在10 MHz甚至更寬頻率范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
　　本論文的創(chuàng)新之處在于首次采用中合金鋼開發(fā)出具有良好軟磁性能的非晶合金，而且在大氣條件下可以制備出完全非晶態(tài)的軟磁粉末，具有重