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Fe基块体非晶合金，因其优异的软磁性能以及丰富的自然资源和低廉的成本，引起了广泛关注。随着科学技术的迅速发展，电磁元件趋向于制备简单化和体积小型化，这就要求Fe基块体非晶软磁材料具有高非晶形成能力和高饱和磁化强度。通常，为了获得高非晶形成能力的Fe基块体非晶合金需要在合金中添加非铁磁性元素，然而非磁性元素的加入，会降低合金的饱和磁化强度或者恶化其它软磁性能。因此，解决非晶形成能力与饱和磁化强度这对矛盾，制备出兼具高非晶形成能力和高饱和磁化强度的Fe基块体非晶合金就具有十分重要的学术和应用价值。
本文以Fe76Si9B10P5块体非晶合金为基础，通过微合金化法，开发了兼具高非晶形成能力和高饱和磁化强度的FeSiBPM(M=Nb，Mo)块体非晶合金系;然后，揭示了气氛对Fe76Si9B10P5块体非晶合金非晶形成能力的影响及作用机理，发现气氛可以在不降低非晶合金饱和磁化强度的前提下，提高含P的Fe基块体非晶合金的非晶形成能力;利用该优点，通过提高FeSiBP块体非晶合金中的Fe含量，采用普通铜模铸造法，成功开发了具有高饱和磁化强度(＞1.60T)的Fe基块体非晶合金系。具体工作内容和实验结果如下:
(1)开发了兼具高非晶形成能力和高饱和磁化强度的Fe基块体非晶合金，研究了合金系非晶形成能力变化的原因。首先，用微量Nb或Mo元素替代Fe76Si9B10P5块体非晶合金中的Si元素，在保持高饱和磁化强度的前提下，提高了合金系的非晶形成能力。Fe76Si8B10P5Nb1非晶合金的临界直径达到3mm，饱和磁化强度为1.47T;Fe76Si8B10P5Mo1和Fe76Si7B10P5Mo2非晶合金的临界直径分别达到3.0和3.5mm，饱和磁化强度分别为1.45和1.40T。通过研究Fe76Si9-xB10P5Mox（x=0，2和5）非晶合金的晶化行为，发现随着Mo含量的增加，其初晶相分别为Fe23B6相、(Fe，Mo)23B6相和α-Mn型相。证明了初晶相的复杂程度和析出过程中原子几何重排的难易程度变化和非晶形成能力变化的趋势相一致。
(2)研究气氛对Fe76Si9B10P5块体非晶合金非晶形成能力的作用和机理。在Ar，N2，Air和O2气氛中铸造的Fe76Si9B10P5块体非晶合金的临界直径分别为1.0，1.5，2.5和3.0mm。同时，发现气氛不会改变合金的成分。我们认为，这是由于合金表面聚集的P原子被O/N元素污染大量减少，因此提高了合金的表面张力，增加了其形核功，减小了形核率，进而提高了合金的非晶形成能力。由于只是合金表面几个nm厚度内的P元素被O/N污染，因此气氛不改变合金的成分和磁性能。这不仅有助于加深我们对非晶形成能力的理解，还提供了一种简便的，不改变合金磁性能的提高含P的Fe基块体非晶合金非晶形成能力的方法。
(3)用Fe元素替代Si元素，提高了FeSiBP块体非晶合金系的饱和磁化强度，利用上述方法，在大气中采用铜模铸造法制备了具有高饱和磁化强度的Fe基块体非晶合金。例如Fe79Si6B10P5块体非晶合金具有1.60T的饱和磁化强度和1.5mm的临界直径。该合金还表现出优异的软磁性能和良好的力学性能。由于该合金系不含贵金属，可在大气中制备，因此，大大减少了生产成本和生产周期，有望在未来进行工业化生产，被用作磁功能材料或者结构材料。