【摘 要】
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在低碳环保的经济发展形势下,电力电子设备向节能化和小型化的方向发展。高度需要具有高饱和磁感应强度（Bs）、高磁导率和低铁损的软磁材料。Fe基纳米晶软磁合金因其优异的磁性能而引起了广泛的关注。其中Fe-M-B（M=Zr,Nb,Hf）（Nanoperm）系纳米晶合金表现出超过1.5 T的Bs以及低矫顽力（Hc）和低铁损等优异综合软磁性能,并且低加热速率下能够形成细小的纳米晶结构,有望成为新型铁芯的候选
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在低碳环保的经济发展形势下,电力电子设备向节能化和小型化的方向发展。高度需要具有高饱和磁感应强度（Bs）、高磁导率和低铁损的软磁材料。Fe基纳米晶软磁合金因其优异的磁性能而引起了广泛的关注。其中Fe-M-B（M=Zr,Nb,Hf）（Nanoperm）系纳米晶合金表现出超过1.5 T的Bs以及低矫顽力（Hc）和低铁损等优异综合软磁性能,并且低加热速率下能够形成细小的纳米晶结构,有望成为新型铁芯的候选材料并实现产业化。然而,该系合金非晶形成能力（AFA）较差,在制备急冷前驱体时易产生晶化,导致在退火过程中晶粒的异常生长使软磁性能变差。对于非晶合金,相似元素置换是提高其AFA的有效手段,同时由于元素性质相似,因此相互置换能够保持原有的软磁性能,因此该方法有利于开发兼具高AFA和高Bs的铁基纳米晶软磁合金。本文分别调查并研究了相似元素P、Hf、Co分别置换B、Nb、Fe对Fe-Nb-B合金AFA、热稳定性、微观结构和软磁性能的影响,并解释了不同元素置换对该系非晶合金热稳定性、纳米晶合金微观结构及软磁性能影响机理。主要研究结果如下:（1）Fe91-xNbxB9（x=5-8）合金急冷条带均存在不同程度的晶化。随Nb含量由5增加至8 at.%,非晶相的热稳定性逐渐增加,同时降低了纳米晶合金的Hc和Bs。Nb含量为7 at.%时,其Bs和Hc分别为1.50 T和20.0 A/m,具有较好的综合软磁性能。（2）P置换B可以有效增加Fe84Nb7B9-xPx（x=0-6）合金的AFA,随P含量由0增加至6 at.%,急冷条带从部分结晶态转变为完全非晶态。2-4 at.%的P置换B,改善了纳米晶合金的晶粒尺寸(Dα-Fe)及其分布并提高了晶化体积分数(Vcry),进而使合金的Hc由20.0 A/m降低至12.8 A/m,Bs由1.50 T增加至1.57 T,同时使合金的热处理窗口(ΔToa)由30 K拓宽至60 K。而P含量提高至6 at.%则粗化了α-Fe晶粒并降低了软磁性能。（3）Fe84Nb7-xHfxB5P4（x=0-3.5）系急冷态合金条带均为非晶态。随Hf含量由0增加至3.5 at.%,非晶相的热稳定性逐渐增加。随Hf含量由0增加至3.5 at.%,该系纳米晶合金的Dα-Fe和Vcry分别由12 nm和57.6%降低至9 nm和55.3%,Hc和Bs分别由15.3A/m和1.57 T降低至11.2 A/m和1.55 T,ΔToa进一步拓宽至90 K。（4）Co置换Fe降低了Fe84Nb3.5Hf3.5B5P4合金非晶相的热稳定性,随Co含量由0增加至10 at.%,Fe84-xCoxNb3.5Hf3.5B5P4（x=0-10）非晶合金的Tx1和Tx2分别由778 K和1028K降低至770 K和1025 K。随Co含量由0增加至10 at.%,纳米晶合金的Bs和Hc分别从1.55 T和11.2 A/m增加到1.64 T和35.9 A/m。
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