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    《山東大學》 2019年
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    高Fe含量Fe-B-P系非晶合金制備及軟磁性能研究

    邵鵬程  
    【摘要】:Fe基非晶合金作為性能優異的磁性功能材料是目前非晶合金中應用最成熟最廣泛的體系。近幾十年來,針對Fe基非晶性能提升的開發和應用推廣一直是非晶合金領域極其活躍和重要的部分。Fe基非晶合金具有極小的各向異性,也由此獲得了無與倫比的軟磁性能:極低的矯頑力,高磁導率以及高電阻率等。然而Fe基非晶合金的飽和磁化強度受Fe含量的限制與合金密堆無晶格的結構的影響,其飽和磁化強度(Bs1.72 T),與硅鋼(2.0 T)相比仍存在明顯的差距。為開發高性能Fe基非晶合金并推進其工業化生產,本文就以下方面展開工作:1.為了更好地進行高B歷非晶軟磁材料的開發,本文對Fe基非晶合金Bs對成分的依賴性進行了研究。文中首先在剛帶模型和電荷轉移模型基礎上,以Fe基非晶合金中各成分濃度為基礎計算得到了飽和磁化強度的理論值(Bs.cal),發現Bs,cal與實驗測得飽和磁化強度(Bs)之間滿足線性關系。并且,Fe含量小于80at.%的Fe基非晶合金的Bs隨成分元素的濃度的變化與通過電子轉移模型計算得到的Bs,(cal十分吻合。而當Fe含量高于80at.%時,BS的變化除了受成分影響外,其磁性原子間交換作用漲落導致合金Bs并不隨Fe含量線性遞增,甚至出現了降低,與電子轉移計算結果也出現了明顯的偏離,這部分影響可用純Fe團簇中鐵磁性與反鐵磁性的競爭進行解釋。隨后本文擬合了一種綜合考慮電子轉移和交換作用對合金Bs的影響的近似計算公式,該公式對數據的擬合度以及線性相關性較之前模型有較大提升,可以作為設計具有所需Bs的Fe基非晶合金成分時的參考。2.本文通過設計合金成分Fe83B10P5Si2-xMnx,研究了低純Fe-P預合金中常見微量雜質Mn對Fe-B-P-Si合金非晶形成能力,軟磁性能的影響。實驗結果表明,隨著Mn含量的增加,Fe83B10P5Si2-xMnx合金的非晶形成能力表現出先增強后減弱的趨勢。值得注意的是,微量反鐵磁元素Mn的添加(小于0.3at.%)對合金BS和非晶形成能力均有提升作用,在本實驗中0.1at.%的Mn摻雜對BS有最佳的作用效果,使合金Bs從1.54T(Fe83B10P5Si2)提升至1.6T。該實驗結果體現了微量金屬雜質對Fe基非晶合金顯著的性能調控作用,為使用低純原料制備非晶合金時的雜質元素控制提供了參考。3.在Fe基非晶合金工業化生產方面,為使高鐵含量的含磷Fe基非晶合金Fe85B10P5能適應低真空、多雜質的工業生產條件,本文進行了適用于該成分的鋼水凈化劑的開發。將B203和不同氧化物組成的凈化劑對目標合金進行熔體凈化,通過調配兩者的之間的質量比例對其堿度進行調節,并從所得條帶非晶形成能力強弱,脫渣性以及錠形貌,對熔體凈化劑的效果進行評價。實驗得到具有理想凈化效果的凈化劑體系的堿度如下:B203-MgO最佳堿度在R=0.25~0.33;B203-MtnO凈化劑體系最佳堿度在R=0.33~1;B203-焊劑凈化劑體系堿度在R= 0.47。
    【學位授予單位】:山東大學
    【學位級別】:碩士
    【學位授予年份】:2019
    【分類號】:TG139.8

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