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Fe基非晶态软磁材料因具有高的磁饱和强度(Bs)和初始磁导率(μi)、低的矫顽力(Hc)和空载损耗(Pc)等优异的综合软磁性能,被称为绿色、环保和节能的新型磁性材料,因此,科学工作者对其研究投入了大量的精力和时间。本文针对目前变压器上应用比较成熟的Fe Si B系非晶态软磁合金Bs相对Fe-3Si低的问题,在其中添加了具有非晶形成能力和阻碍Si和B元素与Fe元素结合的Al元素,讨论Al元素对其非晶形成能力、热稳定性和磁性能的影响,同时,本文还在最佳成分点添加了Cu元素,通过一定的晶化退火之后,形成纳米晶软磁材料,研究Al元素和Cu元素共同作用对纳米材料软磁性能的影响。围绕这一课题本文主要展开以下几方面的研究工作:(1)采用真空非自耗电弧炉在氩气保护下熔炼了按名义成分Fe78(Si0.41B0.59)22-xAlx(x=0、1、2、3和4)配比的母合金,利用熔体快淬法制备了宽度和厚度大约为1.3mm和26μm的快淬薄带,其制备工艺为在高纯氩气保护下,铜辊转速为35m/s,压力差为0.03MPa,熔炼电流为9A。利用x-ray衍射仪(简称XRD)、差示扫描量热仪(简称DSC)、振动样品磁强计(简称VSM)、直流B-H磁滞回线仪和阻抗分析仪分别测试了合金的结构、热稳定、Bs、Hc和μi。结果表明在Al=3 at%时,合金具有最高的Bs为1.58T。(2)通过对Fe78+x(Si0.41B0.59)19-xAl3(x=0、1、2和3)合金系的研究表明,在Fe=80 at%时,合金不仅具有良好的形成能力同时还具有优异的软磁性能,其Bs为1.63T,Hc≤3A·m-1。此合金系的设计所具有的特点是保持传统Fe78Si9B13合金的Si/B=0.7不变。(3)通过对Fe80(SixBy)17Al3(x=0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9)合金的研究结果表明,在Si/B=0.4时,合金具有最高的Bs为1.67T。主要因为Bs为软磁磁性材料的内禀性能,其变化只与合金的成分的变化有关。(4)对Fe80(Si0.286B0.714)20-xAlx(x=0、1、2、3、4和5)快淬薄带的研究结果表明,在合金系的最佳Fe和Si/B含量改变之后,Al元素的最佳含量还为3 at%。(5)Al元素的添加可以使Fe Si B合金的初始晶化峰温度(Tx1)移向低温,第二晶化峰温度(Tx2)保持不变,使二者的温度差(ΔT=Tx2-Tx1)增大,有望在退火之后形成纳米,但研究发现合金纳米晶化退火时α-Fe相容易长大,所以本文在具有最高磁饱和强度的Fe80Si4.86B12.14Al3非晶态合金中添加了具有促进α-Fe软磁相形核的Cu元素,其DSC曲线表明合金的Tx1继续移向低温,而ΔT由最初的不到5℃增加到接近100℃,为纳米晶化退火提供了宽松的工艺。(6)通过对Fe80(Si0.38B0.47Al0.15)20-xCux(X=0.5、0.75、1、1.25和1.5)合金在不同工艺下纳米晶化退火的研究,分析了Al元素和Cu元素对纳米晶化过程和合金软磁性能的影响,结果表明,在450℃退火3min之时,含Cu=1 at%时,Fe Si BAl Cu非晶态软磁合金具有最佳的软磁性能,其Bs为1.81T,Hc为5.1A·m-1,和μi为8493。