微稀土化的铁基非晶纳米晶带材软磁和压磁特性研究

铁基非晶纳米晶带材重点应用于电力电子元件领域和压磁型传感器领域。通过对铁基非晶纳米晶带材微量稀土化，使真空快淬法制备的铁基非晶纳米晶带材微观结构、晶化特点、残余应力等发生显著改变，从而影响带材的软磁性能和压磁特性。研究工作以真空快淬法制备的Fe78Si13B9和Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶纳米晶带材为代表，在合金中添加不同种类和含量的稀土元素（重点La和Ce），首先研究非晶带材内稀土元素的分布情况和存在形式、分析带材微观结构变化和晶化过程、研究带材内残余应力情况、显微结构与带材软磁性能之间的关系等；其次，着重研究微稀土化后的铁基非晶纳米晶带材的软磁性能变化情况和压磁特性情况及其导致变化产生的机理。本项目的研究有助于电子元件软磁性能的改善和稳定性提高，有助于压磁型传感器的设计开发和性能提高。

采用单辊快淬法制备添加不同含量的稀土元素La， “厚度≤25μm、宽不定”的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9和Fe78Si13B9两种铁基非晶带。.微量La的掺入，Fe78Si13B9带材提高了非晶形成能力，同时还延缓了带材中的Fe-Si、Fe-B晶化相的析出，增强了带材的热稳定性；对于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材，微量La的掺入使其非晶形成能力和Fe-Si相的析出温度降低，热稳定性下降。.退火工艺对非晶带材的直流和交流软磁性能影响很大，当温度高于300℃时，随着退火温度升高，过高的退火温度将导致带材的软磁性能迅速下降，同时过高含量的La也会导致带材的软磁性能下降。随着频率增加，μe逐渐减小，而Q值则先增后减，其中心频率在40KHz附近。.稀土La对铁基非晶带材的压磁性能产生较大的影响。Fe78Si13B9带材在掺La后，其应力阻抗比SI%减小；Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材在掺La后，其SI%则增大。在1KHz~1MHz范围内，测试频率越大，其SI%也越大，且随着La的含量增加，其SI%达到最大值的频率也逐渐增大。随着压应力增加，两种非晶带材的SI%先迅速负增大，最后趋于稳定，且都存在一个应力敏感区，当其掺La后，该区宽度有所缩小。当测试温度为40℃时，两种非晶带材的SI%均达到最大。且掺杂La后的非晶带材的SI效应的温度漂移性有所改善；经退火热处理后，非晶带材的SI效应明显改善，其中未掺La的Fe78Si13B9带材的最佳退火温度为200℃，未掺La的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材的最佳退火温度则为300℃，而当Fe78Si13B9和Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材在掺杂La后，其SI%在400℃时均出现最大值-1.2%和-1.78%。