用于高温的低磁致伸缩FeCo基纳米晶软磁合金的研究

As an high-temperature soft magnetic material application, FeCo-based two-phase nanocrystalline alloys with high saturation induction and high Curie temperature have encountered an important bottleneck for further developing - lower permeability, which confiined their applicaions in high-sensitivity apparatus & instrument of Aeronautics and Astronautics fields. Our recent investigation showed that the larger magnetostriction of this kind of alloys is main reason for the lower permeability. So we plan to study the formation mechanism of high-temperature soft magnetic alloys with lower magetostriction, in order to obtain the higher permeability in high temperatures. The main research contents deal with (1) exploring the formation mechanism of magetostriction for FeCo-based two-phase nanocrystalline alloys; (2) Influence of alloying element on magetostriction of crystalline phase and amorphous phase; (3) Formation conditions of high-tempeature soft magnetic alloys with lower magetostriction. By above investigations, we expect to ascertain the formation conditions of two-phase nanocrystalline alloys with high Curie temperature, low magetostriction and high peameability, at the some time, to develop new high-temperature soft magnetic materials with low magetostriction and high permeability at high temperatures.

FeCo基双相纳米晶合金具有高饱和磁感及较高的居里温度，通过适当的纳米晶化退火我们发现在非晶相居里温度以上较高温度范围内仍保持一定的磁性，但FeCo基纳米晶合金的磁导率较低，限制其在航空航天领域中高灵敏度仪器及仪表中的应用，因而成为目前FeCo基高温纳米软磁合金进一步发展的一个重要瓶颈。近期我们对FeCo基双相纳米晶合金的研究表明，晶体相较大的磁致伸缩是导致较低磁导率的主要原因。因此本项研究拟通过各种途径降低该类合金的磁致伸缩，以获得高磁导率并适于高温应用为主要目标。主要研究（1）FeCo基双相纳米晶合金磁致伸缩的形成机理及其影响因素；（2）合金元素对晶体相及非晶相磁致伸缩的影响规律；（3）低磁致伸缩高温纳米软磁合金的形成条件。通过以上研究，初步探明具有高居里温度、低磁致伸缩及高磁导率的双相纳米晶合金形成的基本规律，研究出低磁致伸缩、在高温下具有高磁导率的新型高温纳米软磁材料。

FeCo基双相纳米晶合金具有高饱和磁感及较高的居里温度，通过适当的纳米晶化退火可以在非晶相居里温度以上较高温度范围内仍保持一定的磁性，但FeCo基纳米晶合金的磁导率较低，限制其在航空航天领域中高灵敏度仪器及仪表中的应用，因而成为FeCo基高温纳米软磁合金进一步发展的一个重要瓶颈。为此我们对FeCo基双相纳米晶合金进行了深入的研究，发现晶体相较大的磁致伸缩是导致较低磁导率的主要原因。为了降低该类合金的磁致伸缩，我们采用了各种方式以获得高磁导率并适于高温应用为主要目标。开展了含Ni的FeCo基纳米晶合金、含Al的FeCo基纳米晶合金、含Ge的FeCo基纳米晶合金、高Si含量的FeCo基纳米晶合金以及不含Co的高Si含量、含Al和含Ge的Fe基纳米晶合金、含少量Co的Fe基纳米金合金等多个系列合金的研究，并通过改变纳米晶化的方式，研究对磁致伸缩及高温磁导率的影响规律。研究内容包括（1）各个合金系列非晶合金的晶化特征及晶化动力学（2）各系列合金的居里温度特性，包括非晶相和晶体相的居里温度随合金成分的变化规律（3）各系列合金的高温软磁特性，特别是非晶相居里温度以上温度范围内的软磁性能的变化规律（4）高温软磁特性与微观结构的关系（5）低磁致伸缩合金成分的特征及获得磁致伸缩的途径。通过以上系统的研究我们发现，磁场退火和添加合金化元素Ni可以显著降低FeCo基纳米晶合金的磁致伸缩。同时还发现了一些Fe基纳米晶合金也具有良好的高温软磁特性。这些合金的特点是具有高Si含量及含有Ge等合金化元素。这一发现对进一步研究高温纳米晶软磁合金有重要的意义。因为FeCo基纳米晶软磁合金的磁致伸缩很难降低到零磁致伸缩的水平，所以通过Fe纳米晶合金的合金化提高非晶相的居里温度及增强非晶相居里温度以上的铁磁交换耦合作用，就有可能实现零磁致伸缩的高温纳米晶软磁合金。在本项基金资助的整个研究过程中，共发表了SCI收录论文24篇，全部发表在国外期刊上，对纳米晶软磁材料高温磁性的研究有很好的参考价值。