基于磁相互作用探索P掺杂对Fe-Si-Nb-Cu-B合金带材组织结构和软磁性能的影响*

朱乾科，郭 璐，陈 哲，朱紫藤，张克维，姜 勇

(1.太原科技大学 材料科学与工程学院，太原 030024；2.太原科技大学 磁电功能材料及应用山西省重点实验室，太原 030024；3.天津工业学院 电气与电子工程学院，天津 300384)

0 引 言

近年来，Fe基非晶纳米晶合金以其优异的软磁性能受到人们的广泛关注[1-10]，极低的矫顽力Hc和极高的磁导率μe使其在电子电力行业有着节能环保的优势。在当前全球各行业“绿色环保”、“节能减排”的发展理念下，Fe基非晶纳米晶合金成为最有潜力替代硅钢片成为下一代行业翘楚的软磁材料之一。这其中又以Finemet(Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1)[11]最为经典，0.53 A/m的Hc和100 000的μe使其引领着Fe基非晶纳米晶材料的发展，且是目前商业化的带材之一。由于其成本低廉、综合性能优异，在工业应用中也占有一席之地。其优异软磁性能主要来源于镶嵌在非晶基体中的纳米晶[12]，晶粒尺寸为15 nm左右的纳米晶通过周边的非晶层进行铁磁耦合交换作用，极大的降低了合金的磁晶各向异性能以及有效磁晶各向异性常数〈K〉，同时合金在磁化过程中磁矩趋于同向排列，有效降低Hc提高μe。然而，偏弱的非晶形成能力(GFA)和较低的热稳定性难以满足其在高温条件下的应用需求，因此，提高合金的GFA以及热稳定性成为Fe基非晶纳米晶合金发展的主要方向之一。一般情况下，通过添加类金属元素(Si、B、P等)可有效提高合金的GFA[13]，这是由于类金属元素的原子半径较小，且与Fe形成的负混合焓可有效降低合金制备过程中的结晶倾向。P作为类金……