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　　鐵基非晶合金具有優(yōu)異的軟磁性能，在變壓器、電抗器、磁放大器、開關(guān)電源等電磁器件中具有廣泛應(yīng)用前景。然而，淬態(tài)鐵基非晶合金的軟磁性能并不好，比如矯頑力較大、磁導(dǎo)率較低。這主要是因?yàn)榇銘B(tài)鐵基非晶合金中存在內(nèi)應(yīng)力，磁彈耦合作用使得軟磁性能變差。為了改善鐵基非晶合金的軟磁性能，需要降低或消除樣品中的內(nèi)應(yīng)力。目前主要通過在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近退火加速原子弛豫，降低內(nèi)應(yīng)力從而改善軟磁性能。但退火處理會(huì)惡化力學(xué)性能，導(dǎo)致非晶合金變脆，使得條帶加工性能和器件穩(wěn)定性變差。如何在改善磁性能的同時(shí)，保持良好的力學(xué)性能，對(duì)非晶合金的應(yīng)用具有十分重要的意義。

　　退火過程主要是利用弛豫現(xiàn)象調(diào)控非晶合金性能，然而非晶合金中存在豐富的弛豫現(xiàn)象。不同弛豫模式之間也存在耦合作用。如何實(shí)現(xiàn)不同弛豫模式的精準(zhǔn)調(diào)控對(duì)理解不同弛豫模式對(duì)性能的影響規(guī)律具有重要意義。

　　近期中科院寧波材料所宋麗建、何娜娜同學(xué)在王軍強(qiáng)和霍軍濤兩位老師的指導(dǎo)下，利用高精度、超快升降溫速率的閃速掃描量熱儀，系統(tǒng)研究了不同合金體系在等溫退火處理?xiàng)l件下的弛豫動(dòng)力學(xué)行為。發(fā)現(xiàn)等溫退火過程不是單一的弛豫模式，而是存在從β弛豫向弛豫的轉(zhuǎn)變過程，如下圖一所示。即低溫短時(shí)間退火時(shí)，非晶合金經(jīng)歷β弛豫階段，當(dāng)退火溫度足夠高或者退火時(shí)間足夠長則會(huì)觸發(fā)弛豫行為。這種等溫轉(zhuǎn)變過程是排列疏松區(qū)域自由體積的湮滅使得原子協(xié)同運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)引起的。這些結(jié)果表明可以實(shí)現(xiàn)非晶合金中不同弛豫模式的精準(zhǔn)調(diào)控。

　　圖一：弛豫激活能隨著退火溫度和退火時(shí)間的演化規(guī)律，存在從β弛豫向弛豫的轉(zhuǎn)變過程。

　　進(jìn)一步他們通過精準(zhǔn)控制鐵基非晶合金中的弛豫模式，研究了不同弛豫模式對(duì)鐵基非晶合金軟磁功能特性和力學(xué)變形能力的影響。發(fā)現(xiàn)不同弛豫模式對(duì)鐵基非晶合金的軟磁性能影響存在顯著區(qū)別。β弛豫階段能夠有效改善軟磁性能，矯頑力明顯降低，而磁導(dǎo)率明顯升高，同時(shí)保持良好的力學(xué)性能;弛豫階段對(duì)軟磁性能沒有明顯影響，矯頑力和磁導(dǎo)率基本保持不變，但力學(xué)變形能力變差，非晶合金變脆，見圖二。說明通過精準(zhǔn)調(diào)控非晶合金中弛豫模式，可以實(shí)現(xiàn)改善軟磁性能而不惡化力學(xué)性能。

　　圖二：等溫退火過程中弛豫激活能、軟磁性能和變形能力隨著退火時(shí)間的演化規(guī)律。

　　圖三：鐵基非晶合金弛豫激活能隨溫度和時(shí)間的變化，標(biāo)注的熱處理區(qū)意味著綜合性能的提高。

　　以上工作表明，不同弛豫模式對(duì)非晶合金不同性能的影響規(guī)律不同，通過精準(zhǔn)控制非晶合金中的弛豫模式，可以解決不同性能之間顧此失彼的問題，實(shí)現(xiàn)綜合性能的提高，這些結(jié)果對(duì)改善軟磁非晶合金加工工藝具有重要的意義。相關(guān)成果發(fā)表在Intermetallics, 93, 101 ，并申請(qǐng)了國家發(fā)明專利。

　　非晶中國大數(shù)據(jù)中心信息：非晶變壓器過去一直受到詬病是突發(fā)短路問題，而產(chǎn)生短路主要原因是：非專業(yè)制造鐵心企業(yè)在 鐵心退火時(shí)更易變脆，在變壓器油里產(chǎn)生很多碎屑造成的。王軍強(qiáng)團(tuán)隊(duì)這成果有望解決這個(gè)難題，讓非晶變壓器不再因此造成短路，這對(duì)推廣高效節(jié)能非晶變壓器有重要意義。

　　王軍強(qiáng)，中科院寧波材料所研究員，博士生導(dǎo)師。中科院百人計(jì)劃特聘研究員，浙江省“千人計(jì)劃”人才。

　　中科寧波材料所宋麗建、王軍強(qiáng)供稿，非晶中國整理編輯。