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激光辐照实现铁基非晶软磁合金纳米晶化的基础研究

张国锐  
【摘要】:铁基纳米晶合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9(FINEMET)是一种优异的软磁材料,其矫顽场很低,初始磁导率很高,并具有较高的饱和磁感应强度,极低的高频损耗,良好的热稳定性和低廉的成本,目前已经广泛用于电力和电子领域。然而铁基纳米晶合金的传统炉热处理工艺工序多、耗时长、能耗高,控温偏差造成的产品报废率较高。激光是一种高能束,激光加工具有短时高效、控制精度和自动化程度高的突出优势。所以通过激光辐照实现铁基非晶合金纳米晶化的研究是一个具有重要实用价值的科学问题。 本文针对内径14 mm和外径20 mm的环状铁基非晶合金样品,采用CO_2激光和掺镱光纤激光两种不同波长的激光束,基于激光的光热作用,通过旋转辐照的方式实现铁基非晶合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9的纳米晶化,并对激光辐照实现铁基非晶合金纳米晶化的机理进行了初步的分析和探讨。通过XRD和TEM对辐照前后的样品进行对比观察和分析发现,选择适当的辐照功率和辐照时间,采用CO_2激光和掺镱光纤激光辐照后,铁基非晶合金样品均会产生尺寸约为10 nm的晶粒,并且晶粒在非晶基体上随机地分布,晶化相主要为体心立方结构的α-Fe(Si)相。同时,VSM和软磁闭合直流测试结果表明,激光辐照后得到的铁基纳米晶合金具有良好的软磁性能,其矫顽场很低,磁化过程几乎可逆,而且初始磁导率较高。因而激光辐照是制备铁基纳米晶合金的一种非常有效的方法,具有一定的可行性。


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