改善铁基纳米晶合金磁性能的工艺措施

非晶-纳米晶铁基合金具有优异的软磁性能，如高饱和磁感应强度，高初始磁导率，低矫顽力，低损耗等，因而成为近年来软磁材料的研究热点。特别是由于其在kHz应用频段具有最佳表现，而这一频段又是当今电子技术发展最活跃的领域，因此显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注。
但是，非晶-纳米晶材料由于其独特的制备工艺使其在制备过程中残留了很大的应力。这种应力的存在会严重影响材料软磁性能的表现。因此，必须采取适当的后继处理来改善其性能，充分发挥其潜力。
国家非晶微晶合金工程技术研究中心研究了不同条件的后继热处理工艺对铁基纳米晶带材磁性能的影响，提供了一些有用的信息。他们的实验选取采用单辊熔体急冷法制备的非晶带材，名义成分（原子分数）为Fe73.5Si15.5B7Cu1Nb3，带材厚度为22μm。将带材绕制成外径32mm,内径20mm的环型铁芯。然后，在氮气保护下进行不同条件的热处理，热处理温度为580°C，保温时间为80min。在降温的过程中，在不同温度施加不同强度的横向磁场，并对比不加磁场的情况。磁场强度为30mT，温度降到200°C出炉。
他们的工作表明，未进行热处理的铁基纳米晶材料的磁导率非常低，仅为500左右，并且基本不随测试频率的变化而变化。这是由于其磁导率主要与非晶合金中180°畴壁在低场磁化过程中的位移有关，而制备态的非晶合金薄带的磁畴结构是复杂的和不规则的，它可以同时具有多种磁畴形态，这种复杂的磁畴结构是导致制备态非晶合金磁导率低的重要原因。未加磁场的普通热处理后材料的频率曲线处在不同条件磁场热处理的频率曲线之间，并且远远高于未经热处理材料的磁导率曲线。非晶合金急冷固化的制备工艺决定了材料内部会产生内应力，并且这些内应力分布很不均匀。通过适当的热处理可以使材料的内应力得到释放，从而使材料的磁晶各向异性减弱并分布均匀，进而有效地提升磁导率。这就是经过普通热处理后材料的磁导率远高于未经热处理时的磁导率原因。
加有横向磁场的热处理试验结果表明，铁基纳米晶材料在0~10kHz范围内的磁导率对降温过程中施加磁场的温度非常敏感，其磁导率随施加磁场的温度的降低而迅速升高；而在10kHz以上的频段其磁导率随施加磁场的温度的变化起伏较小。与普通热处理的结果相比，在400°C以下施加磁场可以提高材料0~50kHz范围内的磁导率，而在400°C以上施加磁场却可以压低材料0~50kHz范围内的磁导率。试验还表明，施加磁场后均能提高材料在50kHz以上的磁导率。这个结果表明，同普通热处理相比，磁场热处理不仅可以释放应力，使材料的磁导率更好的表现出来，还可以提供一种更灵活地调节材料磁导率的有效而方便的方法。（钢研）