Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Công nghiệp hóa hợp kim FeSiBNbCu có độ Bs cao 1.39 T và tính chất từ tính mềm vượt trội
Tóm tắt
Hợp kim Fe76Si13B8Nb2Cu1 có hàm lượng Fe cao với chất lượng xuất sắc và chiều rộng từ 20–55 mm đã được sản xuất thành công bằng quy trình công nghiệp và nguyên liệu thô, cho thấy khả năng sản xuất tuyệt vời và khả năng chống tạp chất. Các tạp chất và chiều rộng của dải hợp kim có tác động không đáng kể đến hành vi kết tinh, so với các mẫu được tạo ra từ nguyên liệu tinh khiết. Thời gian ủ rộng có thể lên đến hơn 50 phút trong khoảng nhiệt độ tối ưu từ 500–600 °C. Ngoài ra, dải hợp kim Fe76Si13B8Nb2Cu1 sản xuất công nghiệp thể hiện tính chất từ tính nổi bật, bao gồm mật độ từ thông bão hòa cao (Bs) đạt 1.39T, độ thấm từ hiệu cao 28.8 × 103 ở 1 kHz và độ hồi từ thấp 3.5 A/m, tương đương với dải làm từ nguyên liệu tinh khiết. Các mẫu hình tròn cũng cho thấy tổn thất lõi cực thấp 0.91 W/kg ở 1T và 1 kHz, 5.30 W/kg ở 0.5T và 10 kHz. Nghiên cứu cho thấy cấu trúc nano tinh vi và miền dải rộng là nguồn gốc của các tính chất từ tính xuất sắc này. Hợp kim này với hiệu suất vượt trội có tiềm năng lớn trong các ứng dụng thiết bị cao làm việc và tần số, và sẽ là một tham chiếu mới cho công nghiệp hóa hợp kim nano kết tinh.
Từ khóa
#Hợp kim nano #từ tính mềm #FeSiBNbCu #tổn thất lõi #công nghiệp hóaTài liệu tham khảo
G. Herzer, Modern soft magnets: amorphous and nanocrystalline materials. Acta Mater. 61, 718–734 (2013)
Y. Yoshizawa, S. Oguma, K. Yamauchi, New Fe-based soft magnetic-alloys composed of ultrafine grain-structure. J. Appl. Phys. 64, 6044–6046 (1988)
J.M. Silveyra, V.J. Cremaschi, G. Vlasák, E. Illeková et al., Magnetostrictive behaviour of Fe73.5Si13.5B9Nb3–xMoxCu1 alloys. J. Magn. Magn. Mater. 322, 2350–2354 (2010)
Y. Han, R. Wei, A. Wang, C. Chang et al., Improvement of magnetic properties for V-substituted Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3–xVx nanocrystalline alloys. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 10555–10563 (2017)
K. Suzuki, N. Kataoka, A. Inoue, A. Makino et al., High saturation magnetization and soft magnetic properties of bcc Fe–Zr–B alloys with ultrafine grain structure. Mater. Trans. JIM 31, 743–746 (1990)
A. Makino, A. Inoue, T. Masumoto, Nanocrystalline soft magnetic Fe-M-B (M = Zr, Hf, Nb), Fe-M-O (M = Zr, Hf, RARE EARTH) alloys and their applications. Nanostruct. Mater. 12, 825–828 (1999)
K. Suzuki, A. Makino, N. Kataoka, High saturation magnetization and soft magnetic properties of bcc Fe–Zr–B and Fe–Zr–B–M (M = Transition Metal) alloys with nanoscale grain size. Mater. Trans. JIM 32, 93–102 (1991)
M.A. Willard, D.E. Laughlin, M.E. McHenry, D. Thoma et al., Structure and magnetic properties of (Fe0.5Co0.5)88Zr7B=Cu1 nanocrystalline alloys. J. Appl. Phys. 84, 6773–6777 (1998)
X. Liang, T. Kulik, J. Ferenc, B. Xu, Thermal and magnetic properties of Hf-containing HITPERM alloys. J. Magn. Magn. Mater. 308, 227–232 (2007)
M.A. Willard, M.Q. Huang, D.E. Laughlin, M.E. McHenry et al., Magnetic properties of HITPERM (Fe,Co)88Zr7B4Cu1 magnets. J. Appl. Phys. 85, 4421–4423 (1999)
M. Matsuura, Z. Yan, M. Nishijima, A. Makino, Role of P in nanocrystallization of Fe85Si2B8P4Cu1. IEEE Trans. Magn. 50, 1–4 (2014)
A. Makino, Nanocrystalline soft magnetic Fe–Si–B–P–Cu alloys with high B of 1.8–1.9 T contributable to energy saving. IEEE Trans. Magn. 48, 1331–1335 (2012)
T. Takahashi, K. Yoshida, Y. Shimizu, A.D. Setyawan et al., Fe–Si–B–P–C–Cu nanocrystalline soft magnetic powders with high Bs and low core loss. Aip Adv. 7, 056111 (2017)
M.E. McHenry, D.E. Laughlin, Nano-scale materials development for future magnetic applications. Acta Mater. 48, 223–238 (2000)
G. Herzer, Grain size dependence of coercivity and permeability in nanocrystalline ferromagnets. IEEE Trans. Magn. 26, 1397–1402 (1990)
F. Wan, A. He, J. Zhang, A. Wang et al., Development of FeSiBNbCu nanocrystalline soft magnetic alloys with high Bs and good manufacturability. J. Electron. Mater. 45, 4913–4918 (2016)
A. He, A. Wang, C. Chang, X. Wang, Dynamic magnetic characteristics and relaxation of Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 nanocrystalline alloy under operating temperature and magnetizing frequency. J. Magn. Magn. Mater. 443, 261–266 (2017)
M.E. Mchenry, M.A. Willard, D.E. Laughlin, Amorphous and nanocrystalline materials for applications as soft magnets. Prog. Mater Sci. 44, 291–433 (1999)
H.Y. Jung, S. Yi, Enhanced glass forming ability and soft magnetic properties through an optimum Nb addition to a Fe–C–Si–B–P bulk metallic glass, Intermetallics. 18, 1936–1940 (2010)
Z. Gan, Preparation of bulk amorphous Fe–Ni–P–B–Ga alloys from industrial raw materials. Scr. Mater. 48, 1543–1547 (2003)
H.X. Li, J.E. Gao, S.L. Wang, S. Yi et al., Formation, crystallization behavior, and soft magnetic properties of FeCSiBP bulk metallic glass Fabricated using industrial raw materials. Metall. Mater. Trans. A 43, 2615–2619 (2011)
L. Xie, T. Liu, A. He, Q. Li et al., High Bs Fe-based nanocrystalline alloy with high impurity tolerance. J. Mater. Sci. 53, 1437–1446 (2017)
J. Pang, A. Wang, S. Yue, F. Kong et al., Fluxing purification and its effect on magnetic properties of high-Bs FeBPSiC amorphous alloy. J. Magn. Magn. Mater. 433, 35–41 (2017)
P. Chen, T. Liu, F. Kong, A. Wang et al., Ferromagnetic element microalloying and clustering effects in high Bs Fe-based amorphous alloys. J. Mater. Sci. Technol. 34, 793–798 (2017)
X. Liang, A. He, A. Wang, J. Pang, C. Wang et al., Fe content dependence of magnetic properties and bending ductility of FeSiBPC amorphous alloy ribbons. J. Alloy. Compd. 694, 1260–1264 (2017)
K. Hono, D.H. Ping, M. Ohnuma, H. Onodera, Cu clustering and Si partitioning in the early crystallization stage of an Fe73.5Si13.5 B9Nb3Cu1 amorphous alloy. Acta Mater. 47, 997–1006 (1999)
S. Dobák, J. Füzer, P. Kollár, Effect of a DC transverse magnetic field on the magnetization dynamics in FeCuNbSiB ribbons and derived nanostructured powder cores. J. Alloy. Compd. 651, 237–244 (2015)
J. Füzerová, J. Füzer, P. Kollár, R. Bureš et al., Complex permeability and core loss of soft magnetic Fe-based nanocrystalline powder cores. J. Magn. Magn. Mater. 345, 77–81 (2013)
A.L. Patterson, The Scherrer formula for X-ray particle size determination. Phys. Rev. 56, 978–982 (1939)
E. Lopatina, I. Soldatov, V. Budinsky, M. Marsilius et al., Surface crystallization and magnetic properties of Fe84.3Cu0.7Si4B8P3 soft magnetic ribbons. Acta Mater. 96, 10–17 (2015)
J. Zhang, F. Wan, Y. Li, A. Wang et al., Effect of surface crystallization on magnetic properties of Fe 82 Cu 1 Si 4 B 11.5 Nb 1.5 nanocrystalline alloy ribbons. J. Magn. Magn. Mater. 438, 126–131 (2017)
F. Wan, T. Liu, F. Kong, A. Wang et al., Surface crystallization and magnetic properties of FeCuSiBNbMo melt-spun nanocrystalline alloys. Mater. Res. Bull. 96, 275–280 (2017)