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本文采用铜模吸铸工艺成功制备了一系列添加不同合金元素Co、Ni、Si、Dy及Nd的FeBYNb系块体非晶合金,并采用X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热分析仪(DSC)、振动试样磁强计(VSM)测试块体非晶合金的结构、热学性能和磁性能。分析了不同Fe/Co、Fe/Ni、Fe/Co/Ni、B/Si比例和添加稀土元素(Dy,Nd)取代Y对FeBYNb系非晶合金玻璃形成能力(GFA)、热力学稳定性及磁性能的影响。主要得到了以下的研究结果:
(1)直径为3mm的(Fe1-xCox)68.4Y4.6823Nb4(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)合金棒,当x=0.5时为完全非晶态合金,说明Fe/Co比例为5:5时候较有利于合金非晶态的形成;其饱和磁化强度Ms随着Co替代量的增加从73.6 emu/g降低到63.3emu/g。
(2)用Ni替代部分Fe制备出的系列(Fe1-xNix)68.4Y4.6823Nb4(x=0.05、0.1、0.15、0.2)合金,均能获得直径3mm的非晶合金棒:与相同量的Fe被Co替代相比,含Ni合金所有的特征温度Tg、Tp、Tx和△Tx均比含Co合金的低。试样的饱和磁化强度Ms随着Ni替代量的增加而降低。
(3)当Co、Ni同时替代部分Fe制备出的系列(Fe1-x-yCoxNiy)68.4823Y4.6Nb4(x=0.15、0.3、0.45,y=0.1、0.2)合金,当x=0.1,Y=0.3与x=0.2,Y=0.15 or0.45时能得到直径3mm的非晶合金棒;Ni含量一定时,随着Co替代量的增加合金的饱和磁化强度Ms有所下降,Co含量一定时,随着Ni替代量的增加合金的饱和磁化强度Ms的下降更为显著。Co、Ni替代量同时增大时试样饱和磁化强度Ms下降,且下降幅度较大。
(4)用Si替代一定量的B,制备出的直径为3mm的Fe68.4Y4,6(B1-x Six)23Nb4(x=0.05,0.1,0.15,0.2)合金试样中,当x=0.1时完全非晶态;Si替代部分B,各合金试样的饱和磁化强度Ms随替代量的增加总体上有小幅度下降趋势。
(5)用Dy替代部分Y时,对于Fe68.4823(Y1-xDyx)4.6Nb4(x=0.1,0.3,0.5,1.0)系列合金试样,当x=0.5时可制得直径3mm的完全非晶态合金试样;Dy取代部分Y后,各合金试样的饱和磁他强度Ms变化不大。
(6)用Nd替代部分Y时,对于Fe68.4823(Y1-xNdx)4.6Nb4(x=0.1,0.3,0.5)系列合金试样,当x=0.1时可以制得直径3mm的完全非晶态合金,其他成分试样为非完全非晶态。Nd取代部分Y后合金的饱和磁化强度Ms变化不大。
(7)在非晶合金(Fe0.5Co0.5)68.4B23Y4.6Nb4中用Dy、Nd完全取代Y,可以制得直径2mm的完全非晶态合金;用微量的Ni取代非晶合金(Fe0.5Co0.5)68.4B23Dy4.6Nb4、(Fe0.5Co0.5)68.4B23Nd4.6Nb4中的Co,可以制得直径2mm的完全非晶态合金(Fe0.54Co0.42Ni0.04)68.4823Nd4.6Nb4与(Fe0.54Co0.42Ni0.04)68.4B23Dy4.6Nb4。用Dy取代Y较用Nd取代Y更有利于非晶合金的形成,添加适当微量的Ni有助与提高合金玻璃形成能力。这些试样均具有很好的软磁性能,添加稀土元素Dy的试样较添加Nd的饱和磁化强度Ms要小,添加微量的Ni后饱和磁化强度Ms微降。