机械合金化制备FeCoSiBM(M=Cu,Mo,Ta)软磁合金及其力学与磁学性能研究

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发表于 2023-10-18 23:04:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
随着科学技术的日益发展,磁学元器件在航空航天领域的应用日益增多,对软磁材料的性能要求日趋多样化复杂化。FeCo基软磁材料作为一种新型的软磁材料,具有较高的饱和磁化强度、高磁导率、损耗小以及居里温度高等特点,可用作航空集成发电机组的定子和转子,这种应用不仅要求材料具有优异的磁学性能,同时还需具有良好的力学性能。因此,研究FeCo基软磁材料的力学性能具有重要的理论意义与应用价值。本课题采用机械合金化和粉末冶金法制备大块FeCoSiB和FeCoSiBM2.0(M=Cu, Mo, Ta)以及FeCoSiBTax(x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0)软磁合金,并对合金的制备工艺参数、微观组织结构与断口形貌以及力学与磁学性能进行了研究。研究了合金元素种类、Ta元素含量以及不同的烧结工艺对合金力学与软磁性能的影响规律,在此基础上讨论了材料的细晶强化、固溶强化和弥散强化的微观机理,并阐述了析出相的钉扎作用以及原子固溶导致的晶格畸变和缺陷对材料软磁性能的影响机制。对FeCoSiB软磁合金物相结构分析表明:合金主要由FeCo相组成,添加Cu元素并未在合金内析出新相,而添加Mo和Ta元素则分别有MoCoB和Ta5B6相析出,进一步研究发现上述析出相对合金性能有较大影响。针对烧结工艺对合金性能的影响规律研究发现:随着烧结温度的升高合金的显微硬度和抗拉强度均有大幅提高。另外烧结温度的升高使合金的组织和成分更加均匀,降低了合金的内应力起伏和缺陷从而有效地降低了合金的矫顽力和电阻率。但是添加Mo和Ta元素后合金中分别析出了MoCoB和Ta5B6相,对畴壁产生钉扎作用,阻碍畴壁运动,当其影响超过了温度升高对内应力释放和晶界对畴壁位移阻滞程度的降低,在宏观上便表现为矫顽力随着烧结温度的升高而增大,因此对于合金FeCoSiBMo和FeCoSiBTa其矫顽力随着烧结温度升高出现先减小再增大的变化规律。针对FeCoSiBM2.0(M=Cu, Mo, Ta)软磁合金研究发现:Cu元素的添加可实现对合金的低温烧结,烧结为1050ºC时合金的力学性能得到极大改善;添加Mo和Ta元素分别在合金中析出MoCoB 和Ta5B6顺磁相弥散分布在FeCo基体相中,使得合金显微硬度和抗拉强度均得到显著提高。然而析出的MoCoB 和Ta5B6顺磁相分布在FeCo相晶界处对畴壁产生钉扎作用,导致合金矫顽力增大。进一步对FeCoSiBTax(x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0)软磁合金研究发现:当Ta元素含量小于1.0 at.%时,合金中并未析出Ta5B6相,Ta元素主要固溶到FeCo相的晶格中,起到了固溶强化的作用,在1150ºC烧结时合金具有较好的力学性能。当Ta元素含量大于1.0 at.%时,合金中析出了Ta5B6相并弥散分布在FeCo基体相中,由于弥散强化使合金在1100~1150ºC范围内烧结时力学性能得到大幅提高,扩大了烧结温度范围。





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