分段退火调控FeSiBNbCu合金软磁性能：成分优化与微观结构协同作用研究

《Journal of Alloys and Compounds》：Enhancing Soft Magnetic Properties of Fe-Rich FeSiBNbCu Alloys via Segmented Annealing

本文系统研究了Fe79.5+2xSi6-xB12-xNb1.5Cu1合金通过分段退火（SA）工艺显著提升软磁性能的机制。研究发现x=1组分在375℃预退火+500℃短时退火后，饱和磁感应强度（BS

　　

Highlight

Fe基非晶/纳米晶合金因其独特的微观结构和卓越的软磁性能，在电力电子和新能源转换领域展现出巨大潜力。本研究通过创新性的分段退火工艺，成功实现了FeSiBNbCu合金软磁性能的精准调控！

实验方法

采用高纯度原料通过电弧熔炼制备Fe_79.5+2xSi_6-xB_12-xNb_1.5Cu₁（x=0,1,2）母合金，并通过单辊甩带技术获得非晶带材。利用差示扫描量热法（DSC）和X射线衍射（XRD）分析热稳定性与微观结构，结合振动样品磁强计（VSM）和磁畴观测系统评估磁性能。

结果与讨论

XRD结果显示所有急冷带材均呈现典型的非晶弥散峰（图1a），而DSC曲线清晰呈现α-Fe相析出（T_x1）和Fe-B化合物形成（T_x2）的两阶段结晶过程（图1b）。x=1组分展现出最宽的工艺窗口（ΔT=171℃），其等温退火（IA）样品获得1.62 T的B_S和3.27 A/m的H_C。分段退火（SA）样品则通过预退火优化Cu团簇分布，使B_S进一步提升至1.66 T！磁畴观测显示SA样品具有更复杂的磁畴结构和钉扎位点，这解释了其略高的矫顽力（4.32 A/m）。有趣的是，在20 kHz频率下，IA样品的磁导率（1,467）较SA提升16%，而磁损耗（65.8 mW/cm3）降低11%——说明退火策略对高频特性具有显著影响。

结论

本研究证实通过分段退火可有效调控FeSiBNbCu合金的纳米晶化行为，x=1组分在SA处理后同时实现高B_S和优异高频特性。原子尺度分析揭示了预退火诱导的中程有序结构对磁性能优化的关键作用，为下一代软磁材料设计提供了重要理论依据。