Glass--Forming Ability and Soft Magnetic Properties of Fe--Co--Nd--Nb—B Amorphous Alloys

Fe67Co10-xNd3B20(x=0,2,4,6,10)非晶合金中,当x=6时可以扩大过冷液相区到87 K,提高非晶合金的热稳定性.γ判据和过冷液相区判据具有相似性,均证实x=6时具有最大的玻璃形成能力.非晶合金具有较好的软磁性能,在低于玻璃转变温度40 K退火40 min,可使软磁性能得到显著改善,最大比饱和磁化强度提高到157.3 A·m2/kg,而矫顽力降低到0.2-1.2 A/m.非晶合金退火后的结构弛豫和超精细磁场的增加导致了软磁性能的提高.     

Nb对Fe-Co基合金非晶形成能力及磁性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Fe0.5Co0.5)71-xNbxZr3Nd4B22(x=0~10)系块体合金,研究合金元素Nb的添加对该体系合金非晶形成能力(GFA)和磁性能的影响。结果表明,适当Nb的添加能有效提高合金的非晶形成能力。当Nb含量为5at%时,可获得具有完全非晶结构的块体非晶合金,该合金呈现典型的软磁性能,饱和磁化强度(Ms)为79 Am2/kg;合金的晶化温度(Tx)为957 K,晶化激活能E为538.30 kJ/mol。     

熔体温度对快淬法制备纳米晶复合Nd_(8.5)Fe_(77)Co_5Zr_3B_(6.5)合金微观结构和磁性能的影响

将Nd_(8.5)Fe_(77)Co_5Zr_3B_(6.5)(at%)合金熔化至不同温度后,以18 m/s的甩带速度快淬,对淬态条带进行了退火处理,分析了其微观结构和磁性能的变化。结果表明,熔体温度对淬态及其退火态合金的微观结构和磁性能可以产生重要影响,熔体温度为1210℃时制备的快淬条带由Nd_2Fe_(14)B相和部分非晶相组成,具有一定的硬磁性;随着快淬时熔体温度的升高,淬态条带中非晶相的质量分数逐渐增加,其磁性逐渐转变为软磁性。几种合金经退火处理后均由大量Nd_2Fe_(14)B相与少量软磁相组成,熔体温度较低的合金退火后其晶粒尺寸较小,磁性能较好。熔体温度为1210℃时制备的合金退火后磁性能最佳,内禀矫顽力Hci为559.2 kA/m,剩余磁化强度Br为0.98 T,最大磁能积(BH)_(max)为127.8 kJ/m~3。     

具有宽过冷液相区的多元Fe基非晶合金的热稳定性和磁性

研究了具有宽过冷液相区的Fe－（Nb）－Al-Ge-P-C-B非晶合金及其热稳定性和磁性,结果表明,少量Nb元素能够有效地提高热稳定性和玻璃形成能力,最大过冷液相区可达65．7K,非晶合金具有好的软磁性能,饱和磁化强度较高,饱和磁致伸缩系数较低,在接近晶化温度下进行退火处理能够有效地降低频顽力,改善软磁性能,晶化导致软磁性显著下降,Fe基非晶合金热稳定性的高低与其软磁性有一致性,即高热稳定性的非晶合金具有更好的软磁性能。     

铁基块体非晶合金的制备及其晶化动力学

采用工业用原材料在铜模吸铸条件下制备了直径为2 mm的Fe50Co7Ni13Zr10B20块体非晶合金.利用X射线衍射仪(XRD)、差分扫描量热计(DSC)对铸态样品的结构、非晶合金的热稳定性、晶化动力学行为进行了研究.该合金的玻璃转变温度Tg、初始晶化温度Tx1、过冷液相区△Tx1约化玻璃转变温度Trg分别为804 K、875 K、71 K和0.59.采用连续加热方法对其晶化动力学进行了研究,得到其玻璃转变激活能和晶化峰激活能分别为339.2 kJ/mol和326.4 kJ/mol,表明合金具有强的热稳定性.由VFT方程拟合获得该非晶合金的脆性参数m为23.     

Cu48Zr45Al7块体非晶合金的晶化行为及热力学性能研究

采用水冷铜模吸铸工艺制备出了片状Cu48Zr45Al7,块体非晶合金.X射线衍射(XRD)表明,样品为完全非晶.利用差示扫描量热分析仪(DSC)在不同的升温速率下连续加热测得该片状非晶合金的热稳定性参数值,均随着升温速率的增加而增加,表明其玻璃转变和晶化行为均存在显著的动力学效应.运用Kissinger法计算出其玻璃转变温度激活能(Eg)、晶化温度激活能(Ex)和峰值温度激活能(Ep)分别为424.7 kJ·mol-1,326.3 kJ·mol-1和297.1kJ·mol-1.从热力学模型角度出发,对该合金的非晶形成能力进行了分析,计算出其混合焓ΔHchem=-25.55 kJ.mol-1和归一化错配熵So/kB=0.78.结果表明,该块体非晶合金具有较强的非晶形成能力(AFA)NI良好的热稳定性.     

Cu48Zr4l7块体非晶合金的晶化行为及热力学性能研究

采用水冷铜模吸铸工艺制备出了片状Cu48Zr45Al7,块体非晶合金.X射线衍射(XRD)表明,样品为完全非晶.利用差示扫描量热分析仪(DSC)在不同的升温速率下连续加热测得该片状非晶合金的热稳定性参数值,均随着升温速率的增加而增加,表明其玻璃转变和晶化行为均存在显著的动力学效应.运用Kissinger法计算出其玻璃转变温度激活能(Eg)、晶化温度激活能(Ex)和峰值温度激活能(Ep)分别为424.7 kJ·mol-1,326.3 kJ·mol-1和297.1kJ·mol-1.从热力学模型角度出发,对该合金的非晶形成能力进行了分析,计算出其混合焓ΔHchem=-25.55 kJ.mol-1和归一化错配熵So/kB=0.78.结果表明,该块体非晶合金具有较强的非晶形成能力(AFA)NI良好的热稳定性.     

退火对Fe_(75)Si_(8.4)B_(12.6)Nb_2C_2非晶磁粉芯性能的影响

采用高压水雾化制备了Fe_(75)Si_(8.4)B_(12.6)Nb_2C_2非晶软磁合金粉末,并使用该合金粉末制备了磁粉芯,研究了退火温度对磁粉芯性能的影响。结果表明:Fe_(75)Si_(8.4)B_(12.6)Nb_2C_2合金粉末具有较高的非晶形成能力;对磁粉芯退火能够有效提高磁导率和降低损耗,过高的退火温度则会使材料出现晶化,磁性能恶化。最佳退火温度为500℃,此时磁粉芯的软磁性能最优,有效磁导率高达50.7,矫顽力低至11.2 A/m,磁损耗仅为16.04 W/kg(最大磁感应强度B_m=50 mT,频率f=50 kHz)。     

NdYFeAl合金的非晶形成能力与磁性

采用铜模铸造方法研究了Nd70-x Fe20Al10Y，(x=0，5，10，15)合金的非晶形成能力。Nd70Fe20A10和Nd60Fe20Al10Y10具有较大的非晶形成能力，在普通铜模铸造条件下，至少可以制备出直径为3mm的块状非晶。随合金元素Y的增加，合金的热稳定性提高，在x=15％(原子分数，下同)时，合金Nd55Fe20Al10Y15表现出明显的玻璃转变现象，玻璃转变温度瓦、晶化温度Tx和过冷液相区△Tx分别为777K，830K和53K。Y的加入对Nd70-xFe20Al10Yx块状非晶合金的硬磁性能影响很大，矫顽力(Hc)随Y的加入单调减少，在Y=15％时表现为软磁特征。还讨论了影响非晶形成能力和磁性等因素。     

退火温度对Fe-Co-(Nb,V)-B-Cu非晶合金组织及软磁性能的影响

采用单辊旋淬法制备出Fe69Co8Nb7-xVxB15Cu1(x=0,2,5,7)系列非晶合金,将非晶合金在不同温度进行退火,通过X射线衍射仪、透射电镜和B-H磁滞回线仪对退火后合金的微观组织和软磁性能进行分析。结果表明:退火温度对合金的微观组织和软磁性能影响显著,当TaTg时,由于结构弛豫,内应力的释放,非晶合金的矫顽力(Hc)降低;当Tx1TaTx2时,由于bcc结构α-Fe(Co)纳米晶相的析出,合金的饱和磁感应强度(Bs)明显增大;当TaTx2时,由于α-Fe(Co)晶粒粗化和非磁性相的析出,合金的软磁性能急剧恶化。其中Fe69Co8Nb5V2B15Cu1非晶合金在580℃退火1 h,表现出极为优异的软磁性能,其Bs=1.15 T,Hc=0.9928 A/m,μi=48460,而Fe69Co8V7B15Cu1非晶合金在650℃退火1 h,则发生软磁到硬磁性能的转变。     

Magnetic properties of Nd_2Fe_(14)B/α-Fe nanocomposite magnets with yttrium addition

The phase evolution and magnetic properties of Nd9?xYxFe72Ti2Zr2B15 (x = 0,0.5,1,and 2) melt-spun nanocomposite ribbons were studied.It is found that Y addition not only enhances the formability of amorphous phase in the alloy,but also stabilizes the amorphous phase during the annealing treatment.The appropriate content of Y addition effectively enhances the remanence (Jr) of the annealed sample.The residual amorphous intergranular phase in the annealed sample optimizes the squareness of the loop,resulting in an larger maximum energy product (BH)max.The best magnetic properties,Jr = 0.78 T,Hci (coercivity) = 923.4 kA/m,and (BH)max = 98.5 kJ/m3,were obtained from the Nd8YFe72Ti2Zr2B15 ribbon spun at Vs = 4 m/s and annealed at 700°C for 10 min,which is composed of Nd2Fe14B,α-Fe,and amorphous phase.     

大块非晶Nd_(60)Fe_(20)Co_(10)Al_(10)合金在晶化过程中磁粘滞行为的研究

通过铜模吸铸法制备出了Nd_(60)Fe_(20)Co_(10)Al_(10)大块非晶合金,研究了该合金在晶化过程中的结构与磁性能,并利用等待时间法研究了其在晶化过程中的磁粘滞行为,结果表明:在453~783 K温度退火时,合金的磁性能变化不大。当退火温度高于783 K时,合金的剩余磁化强度(M_r)、饱和磁化强度(M_s)和矫顽力(_iH_c)的值均急剧降低,在803K退火后,合金完全晶化,铁磁性消失。当合金在703和753 K退火后,合金的激活体积v_a和激活直径Da的数值变化不大,而合金的扰动场H_f则呈现先上升后下降的现象,并且在703 K时达到最大值,这是因为703 K样品中存在的亚稳相造成了扰动场的增加。此外,还讨论了这些微观磁性参数与合金宏观磁性能的关联性。     

(Fe_(1-x)Co_x)_(80)Zr_(10)B_(10)(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的热性能、结构和磁性能研究

采用单辊快淬法制备(Fe1-x Cox)80Zr10B10(x=0,0.1,0.2,0.3)非晶合金,并对4种合金在不同温度下进行等温热处理。利用差热分析仪(DTA),X射线衍射仪(XRD),透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等测试手段对样品的热性能、微观结构及磁性能进行研究。结果表明,未添加Co元素的Fe80Zr10B10合金的热稳定性明显高于添加Co元素的合金,而(Fe1-x Cox)80Zr10B10(x=0.1,0.2,0.3)合金的热稳定性相差不大。Fe80Zr10B10和Fe72Co8Zr10B10合金的晶化过程相似;Fe64Co16Zr10B10和Fe56Co24Zr10B10合金的晶化过程相似。4种合金的矫顽力(Hc)呈现先上升后下降的趋势,在873 K达到最大值。     

HIGH-TEMPERATURE AC MAGNETIC PROPERTIES OF NANOCRYSTALINE FINEMET ALLOYS WITH Co ADDITION

High-temperature AC magnetic properties for (Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9 alloy annealed at various temperatures have been investigated using an impedance analyzer. Annealing temperature Ta has obvious effects on high-temperature AC magnetic properties of the alloy. The Hopkinson peak appears only in the amorphous alloy when Ta ≤ 703K. As Ta increases above 733K, the real part of the complex initial permeability μi' descends gradually, μi' decreases more slowly with temperature in the high temperature range. The high-temperature (about 750K) AC initial permeability for the alloy annealed at Ta=763K has been found to maintain a stable high value of 950 up toa frequency of～ 1 × 105Hz Partial substitution of Co for Fe in the Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 alloy leads to an increase of around 110K of the Curie temperature of the amorphous phase, much higher than Ge-containing Finemet alloy.     

铜模吸铸法制备Fe-Nd-Al-B-Dy合金的结构和磁性能

为了进一步改善Fe-Nd-Al-B非晶合金的非晶形成能力和磁性能,研究添加Dy元素对此体系合金的显微结构、磁性能以及晶化行为的影响.利用铜模吸铸法制备厚度为1mm的片状(Fe0.51Nd0.35Al0.10b0.40)100-xDyX(x=0,1,3,6)合金.采用示差扫描量热法(DSC),振动样品磁强计(VSM)和X射线衍射仪(XRD)研究Dy对该系列合金非晶形成能力、磁性能和晶化行为的影响.结果表明,添加少量Dy元素使得合金Fe-Nd-Al-B-Dy的磁性能各项指标大幅度提高,得到较好的硬磁性.然而,当进一步提高Dy含量到6%时,合金呈现顺磁性.Fe-Nd-Al-B-Dy系合金晶化后,磁性能会发生很大转变,其中具有较好硬磁性的(Fe0.51Nd0.35Al0.10B0.04)99Dy1合金在完全晶化后呈现为顺磁性.     

快淬速度对纳米晶复合Nd_(8.5)Dy_1Fe_(76)Co_5Zr_3B_(6.5)永磁材料磁性能和微观结构的影响

采用熔体快淬和随后的退火处理制备了Nd_(8.5)Dy_1Fe_(76)Co_5Zr_3B_(6.5)纳米晶复合永磁合金,研究了快淬速度对合金磁性能和微观结构的影响。随着快淬速度的增加,合金的磁性能呈现先升高再下降的趋势,当快淬速度为15 m/s时,合金有最佳的磁性能,B_r=0.70 T,H_(cj)=706.05 kA/m,(BH)_(max)=74.54 kJ/m~3。透射电镜的分析结果表明:合金的晶粒分布均匀,晶粒尺寸约为20 nm。三维原子探针的结果显示Zr元素在硬磁相Nd_2Fe_(14)B的晶界处富集,起到了抑制晶粒长大、细化晶粒的作用,从而提高了材料的磁性能。     

单相纳米晶Nd12.3Fe79.2Nb2.5B6合金的交换耦合作用与显微组织

采用熔体快淬及晶化退火工艺制备了含铌单相纳米晶Nd12.3Fe79.2Nb2.5B6合金,研究添加Nb对单相Nd2Fe14B纳米晶合金的磁性能、交换耦合和微观结构的影响规律.结果表明:Nb的添加提高了合金的非晶热稳定性,使得合金最佳晶化温度升高;合金晶化退火后,Nb可使晶粒尺寸分布均匀,并得到单一Nd2Fe14B相;晶粒边界比较完整,存在共格、半共格或大角度晶界,但没有观察到晶界相.上述结构可有效提高合金的磁性能,增强交换耦合作用.通过对Nd12.3Fe79.2Nb2.5B6合金磁性能分析可知:650 ℃晶化退火10 min后的合金性能最佳,交换耦合作用最强.     

Crystallization behavior of melt—spun NdFeB permanent magnets

The crystallization behavior of melt-spun Nd8.5Fe78Co5Cu1Nb1B6.5 ribbons was investigated using dynamic differential scanning calorimetry(DSC)and X-ray diffractometry(XRD).It was found that the as-spun ribbons crystallize in two steps:at first the Nd3Fe62B14 α-Fe phases are formed and subsequently Nd3Fe62B4 transformed to Nd2Fe14B and α-Fe upon heating above 680℃.The effective activation energy of two crystallization peaks are 332.0kJ/mol and 470.5kJ/mol,respectively,As the wheel speed increases,the magnetic properties of the magnet change obviously,When the wheel speed is 18m/s,the best magnetic properties of the magnet was obtained after the sample was annealed at 690℃ for 8 min:Br=0.74T,iHc=421.7kA/m,(BH)max=64.5kJ/m^3.     

HIGH-TEMPERATURE AC MAGNETIC PROPERTIES OF NANOCRYSTALLINE FINEMET ALLOYS WITH Co ADDITION

High-temperature AC magnetic properties for (Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9 alloy annealed at various temperatures have been investigated using an impedance analyzer. Annealing temperature Ta has obvious effects on high-temperature AC magnetic properties of the alloy. The Hopkinson peak appears only in the amorphous alloy when Ta ≤ 703K. As Ta increases above 733K, the real part of the complex initial permeability μi' descends gradually, μi' decreases more slowly with temperature in the high temperature range. The high-temperature (about 750K) AC initial permeability for the alloy annealed at Ta=763K has been found to maintain a stable high value of 950 up to a frequency of ~ 1 × 105Hz. Partial substitution of Co for Fe in the Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 alloy leads to an increase of around 110K of the Curie temperature of the amorphous phase, much higher than Ge-containing Finemet alloy.