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千堕＝ ＝
＝ 翌 金功材
属能科 １年
９
９６
Ｆ ｃ １Ｍ ｉ５９（
ｅ ｕ． 圳Ｓ３Ｂ． Ｍ：Ｎ ， ｏ 纳 米软 磁
０ １ ０
． ｂＭ ）
合 金 的结构 与磁 性
Ｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ａｎ Ｍ ａ ｎ ｔｃ
ｃ ｏｔｕ ｔ ｅ ｄ ｇ ｅ ｉ Ｐｒ ｐｅ ｔ ｅ ｏ Ｆｅ ． Ｃｕ１ 。 ． Ｓｉ ． １ ， 。
ｏ ｒ ｉ ｓ ｆ ３ ５
７ ． Ｍ ａ ０ ｌ ５３ ．
ａ
（ ＝ Ｎｂ， Ｍ ｏ） ｎ。 ｔ ｕ ｔ ｒ ｄ ｏ ｔ Ｍ ａ ｎ ｔｃ Ａｌ ｏ
Ｍ Ｎａ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｓ ｆ ｇ ｅ ｉ ｌ ｙ
一
竺 丁 ≥ ２
ｆ２， ７
Ｊ
（中匡兵 器 工业 第５ 研 究所 宁 波分所 宁波 ８ ３
２ ０ 号信 箱 ３６ ４
１ ０ ０）
杨 国斌 王 润
（ 京 科 技大 学 材料 科 学与 工程 系
北 北京 １ ０８
０ ０ ３）
摘 要 运 用 ｘ射 线衍 射 结构 分析及 磁 测量 另 法 研 了 Ｍ 元 素 （Ｍ ＝Ｎｂ
究 ，Ｍｏ） 对 Ｆｅ ａ
．
。 ａ Ｂ。 。
。 Ｃｕ， 。 ． Ｓｉ
．Ｍ ． ． 纳米 软 磁 台金 的结 构 及磁 性 的影 响。 矸 宄结 果表 明 ；Ｍ ＝Ｎｂ的 台 金 的
ａＦｅ（Ｓ ）纳珠 晶的 晶 粒尺 寸小 于 、ｓ 含 量 高于 、体 积分 数低 于Ｍ ＝Ｍｏ
ｉ ｉ 的合盎 ，Ｍ ＝Ｎｂ 合金 的
的
磁 软性 能优于 Ｍ Ｍｏ的台 金。 运用 双相 无规 磁 各 向异 性模 型 ， 讨 了Ｍ影 响 台金磁 性的 内在 原 医。
探
关键 词 纳米 合 垒
～
软磁 台盒
…
结构 磁性
一
有效 磁 向异 性
一 一
，
、
继非 晶 较 磁 台金 之 后 ，软 磁 材 料 领 域 的 它 原 因 ，值 得 深 入 研 究 。 本 文 报 道 了Ｍ元 素
一
个 重 要 进 展 就 是提 出 了纳 米 软 磁 合 金。 这 对 Ｆｅ ． Ｃｕ ． Ｍ３ ０ ｉ ３ ５ ． （ ＝Ｎｂ
５ １ ｏ ． Ｓ ｌ ． ＢＤ ０ Ｍ
７３ ，
类 台 金 是 由非 晶晶 化法 获 得 的 ，其 典 型成 分 Ｍ ｏ）纳 米 软 磁 合 金 的 结 构 及磁 性 的 影 响 ，
为 Ｆｅ 。 ５
． Ｃｕ１ Ｄ ｏ ｉ ．Ｂ。（ａ ），
７ ． Ｎｂ ． Ｓ １ ５
ａ ３ ｔ 探 讨 了Ｍ元 素影 响 合 金磁 性 的 内在 原 因。
显 微 组 织 结 构 为ｎｍ级ａＦ Ｓ ）纳 米 晶 相 加
ｅ（ ｉ １ 试验 方 法
非 晶 相 双 相 组 织 ，在 性 能 上 兼 有 Ｆ 基 非 晶 、
ｅ １ １ 样 品的 制 备
．
Ｃ 基 非 晶 及 艘 莫 合 金 的 性 能 优 点 ，是 目前 综
ｏ 原 始 非 晶 台 金 用 单 辊 激 冷 法 制 备 ，非 晶
合软 磁 性 能 最 为 优 异 的 新 一 代 软 磁 合 金 ［］
１，
带 宽 ５ １ ｒｍ，厚 约 ３ ｔ
～ ａ
０ ０ ｍ。非 晶 合 金 的 晶
ｌ
引起 了广泛 的关 注 。
化 退火 处 理 在 氩 气 保 护 下 进 行 。
Ｙｏ ｈ ｚ ｗａ 人 曾报 道 了 Ｍ 对 Ｆｅ ．
ｓ ｉａ 等 ａ ５
７ １ ２ 显微 结 构 分析
．
Ｃｕ１ Ｄ ３ 。 １ ． Ｂ自 ０（Ｍ ＝ Ｎｂ Ｍ ｏ
． Ｍ ． Ｓｉ ５ ．
３ ， ，Ｃｒ
， 显微 结构参 数在理学Ｄ／ ｘ Ｒ
Ｍａ － Ｂ型 全
Ｖ，Ｗ ， Ｔａ 等 ）合 金 的磁 性 及ｄＦ （Ｓ
ｅ ｉ） 自动ｘ射 线 衍 射 分 析 仪 上 精 确 测 定 。纳 米 晶
纳 米 晶 晶 粒尺 寸 的影 响［）
２，发 现 Ｍ — Ｎｂ的 相 的 体积 分 数 ［］
３：
合 金 的软 磁 性 能优 于 Ｍ ＝Ｍｏ 合 金 ；且 Ｍ＝
的
Ｎｂ 合 金 的ａＦｅ（Ｓ ）纳米 晶 晶 粒 尺 寸小 于
的 ｉ ｃ 一 ７『
一 干而 一
＝ （１
）
Ｍ ； Ｍｏ 台金 ，这 是 前者 具 有较 高 软 磁 性
的 』 及 分 别 为 纳米 晶相 及 非 晶 相 的积 分 衍 射
。
能 的重 要原 。 但 除 此 之 外 ，是 否 还 存 在 其 强 度 ，Ｋ 为实 验 常数 ： ｊ 纳 米 晶 的 晶 粒尺 寸
４
＊ 国 家八 五 攻关 项 目及 国家快 速 凝 匿 平 衡 台 盒重点 实 验童 资助 课 地。
Ｆ

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第３期 纪 松等 ：Ｆ ， ．Ｃｅ．Ｍｅ ｏｉｓ Ｂ 。ｏ（ ＝Ｎｂ
ｅ ｓｅ ， ｏ ．Ｓｌ ．Ｂ ． Ｍ
ｔ ，Ｍｏ）纳米 软磁 台 金的结 构与磁 性 －９Ｓ—
用谢 乐 法计 算 ｊ 点 陈 常 数 。 由最小 二乘 法
。
确 定 。 非 晶 相 的 短 程 有 序 范 围６ ：
０） Ｍ 对 合 金 磁 性 的 影 响
图２为合 金 的 磁性 与 退火 温 度 ． 关 系 。
的
ｄ 旦 卜
＝ 骂 Ｌ ＣＯ Ｓ日
（）
２
ｚ 波 长 ， 为 半 高 宽 ，２ 为 峰 位 。
为 ０
Ｉ ３ 磁 性 的 测定
． ■
用 冲击 法测 定 台 金 的 直 流 磁 性 ， 其 中起 一 ｏ
一
０
—
０
Ｌ 。
始 磁 导 率 一 磁 场Ｈ ０ ０ Ａ／
在 ＝ ． ８ ｍ下 测 得 。
饱 和 磁 化强 度 ｃ。 振 动 样 品 磁 强 计 上 测 定 ，
ｒ在
磁 场 ／ ＝ａ ｋ ｍ （４ ０
－／ ２ Ａ／ ０ ０。）。
Ｉ
１
ｒ
ｌ ’
ｒ
２ 实 验 结 果
２ １ Ｍ对 合 金 显 微 结 构 的影 响
． ：
ｘ射 线 衍射 分析 表 明 ，合 金 的 显微 组 织
ｌ
ｌ
ｌ ｌ
ｌ
１
为ａＦｅ（Ｓ ）加 非 晶 相 双 相 组 织 。
ｉ ・ Ｍ
Ｍ＝ ｏ 八
台 金 的 显微 结 构 参 数 与退 火 温 度 ｒ。的 。 Ｍ ： Ｎｂ ／、
／ 。
关系如图１ 所示 ，其 中ｎ ｅ Ｓ ） Ｓ 含 量
Ｆ （ｉ 的 ｉ ’
由 点阵 常 数 确定 ［］
５。
舢 萼《
岜 旦《 一．
× ≈
小
℃
田２ 磁 性与 退出 沮虞 的 关 系
合 金 的 起 始 磁 导 率 ｔ
及矫 顽 力 Ｈ 对 退
大 温 度 呈 现 峰 值 及 低 谷 的 变 化 ， 即 存 在
一
最 佳 退 火 温 度 ： 在 ｒ： 退火 处 理 ，
， 下 台金
具 有最 佳 软 磁 性 能 ， ＝Ｎ６ 台 金 的 ： ＝
Ｍ 的
５ ５ ， 高 于 Ｍ —Ｍｏ
℃
３ 的 。 （５ ０ ５ ０ 。
Ｍ。 ０ Ｎ ２ ￣
Ｃ）
合 金 的饱 和 磁 化 强 度 。 退 火 温 度 ，。的 变
随
化不大。
由图 ２还可 发 现 ，Ｍ —ｉ６
＇ 的合 金 的软 磁
，－
．
℃ 性 能 明 显 优 于 Ｍ —Ｍｏ 合 金 ， 但饱 和 磁 化
的
强 度 稍低 于 后 者 。
田 １ 丑 张组 织结 构 参数 与 退 火沮虞 的 关 系
； 结 果 分 析殛 讨 论
可见 ， Ｍ ＝Ｎ６ 金 的 ｃ
合 ，
．Ｆｅ（Ｓ ）纳 米 晶
ｉ 按 照 新 近提 出的 双 相 无 规 磁 各 向异 性 模
相 的 晶粒 尺 寸 小 于 、Ｓ含 量 大 于 体 积 分
ｉ 型［）
６，纳 米 软 磁 台 金 的磁 性 主 要 取 决 于 有 效
数 高 于 Ｍ ＝Ｍ ｏ 台 金 。 当退 火温 度 ？ 较
的 １
磁 各 向异 性 ＜ ＞ （ ＞ 台 金 的 结 构 参 数 及
， 与
高 时 ，前者非晶相 的短 程有序 范围８ 于后
小 铁磁相 的磁特性参数有关（
吡

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— —
９ 一
６ 金属功能材料 １９ 年
９６
（
十
号睾）（
／ ｃ。
【尸
丢 （）
３
当 ＝ ： 满 足 如 下 等 式 时 ， （ ） 最 小 值 （）
且 有 ６ｔ
＝
ｒ
＿
Ｋｃ
、 ｄ
／
ｒ
＼ ｆ 。（／ １ ＋ ３ ｝。
（ ｃ ） ５）
～ ｚ 一 一
（）
４
式 中Ｋ 为局 域 磁 各 向 异性 常数 ， 为 交换 积
异性 ＜ ） 于 ＿ Ｍｏ 即＜ ＞ ＜ （ ＞ ，
Ｋ 低 Ⅵ一 ， 。
分 常 数 ，下 标 及 Ｃ分别 代 表 非 晶 相 及 纳 米 这 将 使 Ｍ— Ｋｂ 合 金 的软 磁 性 能 优 于 Ｍ ＝
的
晶 相 。 由 （４）式 可 知 ， 当合 金 中ｄ ｅ（ ｉ
Ｆ Ｓ） ＭＯ 台金 。
的
纳 米 晶 相 的体 积 分 数 Ｖ ＜ ： ，
时 的增 加 另 外 ， 由 于Ｄ ＜ Ｄ 。及 ＜ 。
，
将 使 （ ） 下 降， 磁 性 能 提 高 ； 当 ＞ ：
值 软 由 （４）式 可 知 ， ： 将 高 于 Ｖ： （）这 与
８，
时 ， 的增加则会使＜ 值增 大，
Ｋ） 软磁性 能 本 文 的实 验 结 果 相符 。
下 降， 只 有 当 Ｖ ＝ Ｖ： ， 即 合 金 的 结 构 参
时 上 述 分 析表 明 ， 元素 Ｍ （Ｍ — Ｎｂ Ｍｏ
， ）
数 及铁 磁 相 的 磁 特 性 参 数 之 间处 于最 佳 耦 台 是 通 过 影 响 合 金 的结 构 参 数 （Ｄ，ｄ ） 及 铁
状 态 时 ， （ ） 最 小 值 ， 此 时 合 金 具 有 最 佳
达 磁 相 的磁 特 性 参 数 （Ｋ ），进 而 影 响 台 金
软磁性能 。
的有 效 磁 各 向异 性 （ ＞
，从 而决 定 了 合 金 的
对 Ｆ ． ＣｕＬ Ｄ ３ ｉ ａ ５ ｏ 米
ｅ ５ ． Ｍ ． Ｓ ｌ ． Ｂ ． 纳
７ａ 磁性 。台 金的磁性 与退 火温 度的关 系取决 于
软 磁 合 金 （Ｍ ＝ Ｎｂ Ｍｏ）， 当退 火 温 度
， 台金 的（ ＞ 。
值
小 于 最 佳 退 火 温 度 ，： ， 随 ，
时 的 提 高 ，一 ４ 结 论
方面ａＦｅ（Ｓ ）纳 米 晶 相 的ｓ 含 量 增 大 ，这
ｉ ｉ Ｆ ３ Ｂ ． Ｍ ． Ｓｉ ． ＢＤ Ｍ ＝ Ｎｂ
ｅ７ ． ＣｕＬ ０ ８ ｏ ３ ６ （
Ｌ 、
将 使 。 小［］
减 ７，另 一 方 面 。 增 大 （ ＜
将 Ｍｏ）纳米软 磁合金 当Ｍ＝Ｎｂ时合金 的软 磁
：）＇ 加 之 Ｍ — Ｎｂ 非 晶相 的 短 程 有 序 范
的 性 能优 于 Ｍ ＝Ｍｏ的合 金 ，这 是 由 于 Ｍ ＝Ｎｂ
围６ 降，这些 均会使 得＜ ＞
下 值下 降，软 磁 时 合 金 的 ａ ｅ（ ｉ
Ｆ Ｓ ）纳 米 晶 相 的 晶粒 尺 寸 小
性 能提 高 。 当Ｔ 一 ，： ， 合 金具 有 最 佳 较
时 于 、 ｓ含 量 高 于 Ｍ ＝Ｍ０ 台 金 ，使 得 Ｍ ＝
而 ｉ 的
磁性能 ，表明此时合金 的（ ＞
已达最小值 ，
Ｎｂ 金 的 有 效 磁 各 向异 性 （ ＞ 于 Ｍ ＝ Ｍｏ
合 低
。 值 即 为 ： 由 图 １可 知 ， ：
。 ０ ６，
． ７ 的 台 金所 致 ： 用双 相无 规 磁 各 向 异 性 模 型 可
。 ０ ７ ， ： ＞ ： 。随退 火 温 度
． ４ 较 好 地 解 释 Ｆ １ ． Ｃ ． Ｍ ３ ｏ ｉ ．
ｅ ５ ｏ ． Ｓ ５
３ Ｌ Ｂ。纳
３
的 进 一 步 提 高 （，。 ，：），一 方面 由 于 。
， ＞ 米 软 磁 合 金 的磁 性 与Ｍ （Ｍ ＝Ｎｂ Ｍｏ） 及
的增 大 （ ＞ ： ， 另 一 方 面 由 于 ｄ
Ｖ ） 的增 大 ，
退火 温 度 的 关 系 。
使 得 （ ＞ 增 大 ，软 磁 性 能 下 降 。
值 参 考文 越
由于 Ｍ ；Ｎｂ 金 的ⅡＦ Ｓ ）纳 米 晶 相
台 ｅ（ ｉ １ Ｙ ｏｈ ｚ
ｓ ｉａｗａ Ｙ ｔ ａ １ Ａ ｐ ｜ Ｐ ｙｓ １ ８ — ６
ｅ ｌ ｐ ｈ ， ９８ ４
的 晶粒 尺寸 Ｄ小 于 Ｍ — Ｍｏ的 台 金 （Ｄ ＜ （ｉ ）：日
０ ６ 驵
Ｄ 。）； Ｍ— Ｎｂ 金 的 ｓ 含 量 高 于 Ｍ ＝ＭＯ
合 ｉ ２ Ｙ ｏ ｂ ｚ ｒ ｅ １ Ｍ ￣ｔｒＳｃ Ｅ４
ｓ ｉ ￣ ａ Ｙ ｔａ ． ｅ ｉ １９ ・
９ １
（ｉ
Ｓ ＞ ｓ ％ ），使 Ｍ ＝Ｎｂ 金 的
ｉ 台 Ａ ｌ３ １ ６
３ ：Ｔ
３ 裴光文 等 ．单 晶、 多 晶相 非 晶物质 的Ｘ射线 衍 射 ，
小 于Ｍ ＝ Ｍｏ（
＜ ）； ［） 之 退 火
７加
山东 济南 ：山东大 学出 救社 ．１８ ，４ ６
９６ ４
温 度 ，。 高 时 ， Ｍ＝ Ｎｂ
较 的非 晶相 的短 程 有
４ 张湘 义 ．纪 松 ．物 理测试 ，１ ９ ５）：２ ３
９ ３（ ｌ
ｆ
序 范 围８ 于 Ｍ＝Ｍｏ（ｄ
低 Ｎ ＜ 。）， 由 （ ）
３ ５ Ｙ ｅｓ ｋ ｖ Ｙ Ｅ ｔａ ． ｈ ｓ Ｍ ｅ Ｍ ｅａ １ ８ ，
１ｎ ０ Ｐ ｅ １ Ｐ ｙ ｔ ｔｎ， ９ ６
式可定性 判得Ｍ＝Ｎ ｌ 合金的有效 磁 各 向
ｂＪ
￣ ６ ４）：５
Ｚ（ ８

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７ ？
、，｛ Ｆ
第 ３期 冯 成等：机械台金化对ｌｅａ５ ｌ ￣ ｉａ Ｂ
Ｆ ｆ ．ｃｎ ＮｂＳｌ ．Ｂ 纳米晶台金结构的影响 －９
７—
６ 纪 松等．’４
９ 秋季中国材料研讨含论文摘要集．
８ 纪松 ．铣基超 微 晶软 磁 台金 的结构 与性能 研究 ：（ 位
学
北京 ：
中国材料研 究 学会 ，１９ ．６９
９４ １ 论文］．北 京 ：北 京科技 大学 ．１ ９
９４
７ Ｇｅ ｇ ａ ｌ Ｌ 矗 ．Ｚ ｉ Ａｎ ｅ Ｐ Ｔ ， １ ６ ．
ｎｎ ｅ Ｈ ｅ ＿ ｅ ｇ ｗ
Ｉ ｈｓ ９１ 牧 疆 日期 ｔ ９ － ８ 们
１ ５ ０ －
９
ＸⅢ （ ：７
４） １４
机械 合金 化 对 Ｆ Ｃ ｂ ｉ 米 晶合 金结 构 的影 响
ｅ ｕ ￣ ｍ Ｂ纳
ＮＳ
Ｉ ｆ ｕｅ ｃ ｏ ｅ ｈａ ｃ ｌ Ａ １ ｏ ｎ Ｏ ｔ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ
ｎ ｌ ｎ ｅ ｆ Ｍ ｃ ｎｉ ａ １ ｙｌ ｇ ｎ ｈｅ Ｓｔ ｕ ｔ ｒ ｆ
Ｆｅ ｛ ５
． Ｃｕｌ ｂ Ｓｉ ． Ｂ。 Ｎ ａ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｄ Ａ ｌｏ
Ｔ Ｎ ｌ ５
ｓ ８ ｎ ｓｒ ｃｕ ｅ ｌｙ
谚
冯 威
（辽宁 省 轻 工业 学校 沈阳 １０３
１ ０ ０）
何 开 程 力智 董 权 张 玉 梅
（东北 大学 沈阳 １０ ３
１ ０ ０）
抽 要 研究 了Ｆ ．Ｃ ， ｂ Ｓ ｌ ．Ｂ 纳 米 晶台金 在 机 械台金 化 过程 中结 构的变 化 ， 发 现将 已
ｅ ａ ｓ ｕ Ｎ ｉ，ｓ
Ｂ
经形成 纳 米 晶 的台 金带 经过 短 时 间的机 械 球磨 以后 可 使 它变 为非 晶态 粉 末 若 延长 球 磨 时 间可
使非 晶粉 末再 出现 晶化 ， 具有 更 小的晶 粒。 若 将 此非 晶态 粉 末再 进 行遏 火可 形成 晶 粒 更微 小 的纳
并
米晶・
关饵 苎皇 纳晶金 ｌ
ｔ 皇 些 米 台 目
邑
／、
１ 目 言
ｌ
用 熔 体 快 淬 方 法 可 制 成 Ｆ Ｂ、 Ｆ － －
ｒ ｅＳｉＢ 和Ｎｂ 在 加 热 到 ５ ０ ３ 化 后 形 成 了纳 米 晶
， ５ ２晶
非 晶台 金 ， 它们 都 是 薄 带 形 状 ，适 合 在 工 频 新 软磁 材料 ，这 种 新 软 磁 材 料 称 为 Ｆｉｅｌ
ｎ ｎ—
或较高 频率 下作 为软 磁材 料在工业 中应 用。
ｅ［］ 它不 仅具 有 很 高 的 磁 导 率 ，而 且 也 具
ｔ４，
在 某 些 低 频或 高 频 电器 应 用 中 ，要 求 材 料 是 有 很 高 的 饱 和 磁 通 密 度 ，可 称 为 目前 最 佳 的
块 状 （例 如 继 电器 铁 芯 ）或 粉 粒 状 （如 磁 粉 软 磁 材 料 。 但 对 于这 种 由金 属 和 类 金 属 组成
芯 ）， 此 时 可 用 机 械 球 磨 方法 将上 述 材 料 磨 的 新 软 磁 材 料 在 机械 合 金 化 过 程 中 在结 构上
成 细 粉 ，然 后 再 压 制 成 块 状使 用 。 但 是 机械 将 发 生 怎 样 的 变 化 尚未见 有 人 研 究 。本 文 报
球 磨 会 给 上 述 材料 带 来 何 种 结 构 和 性 能 的 变 道 我 们 的 初步 研 究 结 果 。
化是 值得 研究的。另一方面作 为由过渡金属 ２ 实验 过 程 及 实 验 方 法
和 类 金 属 组成 的体 系在 机械 合金 化 过 程 中将 实 验 过程 分 以 下几 个 阶 段 。 （１） 用 熔
￡
遵 循 怎 样 的规 律 也 是 人们 所 关 心 的 问题 ， 因 体 单 辊 快 淬 方 法 制 成宽 ｌｒｍ的 Ｆｅ ａ Ｃｕ
０ａ ．
此 近 年来 涌 现 了不 少 关 于Ｆｅ Ｂ Ｉ、 － ｉ￣
－ ［￣Ｆｅ Ｓ （ Ｎｂ Ｓ ａ ｓ 非 晶 合 金 带 。 （２）将 快 淬 非
ｉ ．Ｂ。
ｓ
及 Ｆ — 卜Ｂ ３系 机械 合 金 化 的研 究 论文 。
ｅ Ｓ （］ 晶 带 置 于氢 保 护 气氛 热 处 理 炉 中 于 ５ ０ 保
５℃
自ｌ８ 年 以来 Ｙｏ ｈ ｚ ｗａ 人 在 非 晶
８
ｇ ｓ ｉａ 等 温 ￣ ｍｉ 晶 化 ，形 成 纳 米 晶结 构 。 （３
０ ｎ ）球 磨
｛ 本 工作 是 国家 自然辑 学 基 金的 资助 项 目 ，并 得 到 中科 院金 属研 究所 快 速 凝 固菲平 衡台 金开 放 实 验
室 的 资助 ，部 分数 据 在冶 金部 钢铁 研究 总 院测 试 ，特 此 致 谢。