《Fe基非晶軟磁合金性能與微結構的關聯性研究》是依託南京航空航天大學，由王寅崗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Fe基非晶軟磁合金性能與微結構的關聯性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王寅崗
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Fe基非晶軟磁合金因優異的磁性能和簡單的製備工藝而受到廣泛關注。但其非晶形成能力、熱穩定性及磁性能與微結構的關聯性目前尚不夠明確，這極大地制約了該類合金特別是高性能、大尺寸Fe基非晶軟磁合金的開發與套用。本項目針對Fe基非晶軟磁合金中性能與微結構關聯性這一關鍵科學問題：（1）深入認識Fe基非晶軟磁合金非晶形成能力、熱穩定性及磁性能與微結構的內在聯繫；（2）尋求對Fe基非晶軟磁合金的磁性能和非晶形成能力均有促進作用的“有益”團簇和“有益”連線方式；（3）探討團簇間磁性相互作用及其對Fe基非晶軟磁合金磁性能的影響機制；（4）揭示Fe基非晶軟磁合金結構弛豫過程中以及Fe基納米晶軟磁合金晶化之前團簇類型與尺度等的演變規律及其對合金熱穩定性與磁性能的影響機制。本項目對於豐富非晶合金性能與微結構關聯性的研究內涵、推動高性能大尺寸Fe基非晶軟磁合金的套用具有重要意義。
結題摘要
具有優異軟磁性能且製備工藝較為簡單的Fe基非晶合金受到廣泛關注。但是，對Fe基非晶軟磁合金的微結構與性能（尤其是套用最為廣泛的軟磁性能）之間關聯性的研究還不夠深入，Fe基非晶合金在結構弛豫過程中短/中程有序結構（團簇及其連線）的演變對其性能的影響機制還不夠明確，晶化前的微結構演變對合金的熱穩定性、後續晶化行為及其納米晶產物的結構及磁性能是否有影響以及如何影響仍有待進一步研究。在本項目研究中，一方面，我們通過高能同步輻射技術輔以計算機模擬獲得Fe基非晶合金的短程及中程有序結構信息，結合穆斯堡爾譜技術和磁測量獲得的磁性能信息，揭示合金微結構對巨觀性能的影響規律並尋求對合金的磁性能和非晶形成能力均有提升作用的“有益”團簇及其連線。我們發現結構弛豫過程中，Fe基非晶合金中的類二十面體團簇含量增加，團簇畸變程度降低，同時隨著原子層從裡到外，合金中拉應力區域與壓應力區域相間分布並且體積熱應變值逐漸減小，從而逐漸釋放內應力。同時，結構弛豫誘導易磁化軸向帶材面內轉動。內應力的釋放以及易磁化軸的轉動共同導致合金的磁軟化。在FePC非晶合金中，理想二十面體團簇含量較高的合金成分非晶形成能力較好，然而其飽和磁感應強度卻較低。此外，我們在FeCoSiBNb非晶合金中發現一種由團簇間連線決定的不同於結構弛豫的結構重排，其會重新引入內應力並增強磁彈性各向異性從而導致合金的磁硬化。另一方面，研究發現Fe基非晶軟磁合金結構弛豫過程中所發生的微結構演變能夠顯著影響納米晶產物的結構和磁性能。含有Cu元素的Fe基非晶合金體系在晶化之前，Cu元素不斷從基體中析出，形成“有益”的Cu團簇為α-Fe納米晶提供異質形核位置，有助於細化最終納米晶產物的晶粒並提高結晶度。基於這一認識，我們設計並引入幾種退火工藝，如兩步退火、分步退火、循環退火等，成功提高了納米晶產物的綜合軟磁性能。本項目對於豐富非晶合金性能與微結構關聯性的研究內涵、推動高性能Fe基非晶/納米晶軟磁合金的套用具有重要意義。
