高Fe含量Fe-B-Si-Hf块体非晶合金的结构-性能关联

耿遥祥¹，张志杰¹，王英敏²，羌建兵²，董闯²，汪海斌¹，特古斯³

1. 江苏科技大学材料科学与工程学院2. 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室3. 内蒙古师范大学内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室

摘 要：以具有最佳非晶形成能力的新型Fe-B-Si-Hf四元块体非晶合金团簇式成分[Si-B₂Fe_7.7Hf_0.3]Fe(Fe_72.5B_16.7Si_8.3Hf_2.5)为基础,通过添加Fe原子获得了[Si-B₂Fe_7.7Hf_0.3]Fe+Fex（x=0、1.5、2、2.5和3,原子个数）系列高Fe含量的Fe-B-Si-Hf四元合金成分。液态急冷、热分析和磁性测量结果表明,随着Fe原子数量的增加,非晶合金的形成能力逐渐降低,形成棒状块体非晶样品的临界尺寸由x=0时的2.5 mm降低到x=2时的1 mm。非晶样品的玻璃态转变温度、晶化温度和Curie温度随Fe原子数量的增加也整体上表现为降低的趋势。该系列非晶样品软磁性能优异,其中[Si-B₂Fe_7.7Hf_0.3]Fe+Fe₂(Fe_76.4B_14.3Si_7.1Hf_2.2)块体非晶合金的饱和磁化强度和矫顽力分别为1.58 T和2.8 A/m。为建立高Fe含量Fe-B-Si-Hf非晶合金的结构-性能关联,构建了{[Si-B₂Fe_7.7Hf_0.3]+[Fe-Fe₁₄]_x/15}Fe非晶合金的"双团簇"微观结构模型。结果表明,源于a-Fe的[Fe-Fe₁₄]团簇的数量在Fe-B-Si-Hf四元非晶合金的性能变化中起决定作用。

关键词：成分设计;Fe-B-Si-Hf块体非晶合金;软磁性能;“双团簇”模型;结构-性能关联;