论文摘要：FeZrBM(M=Nb,Mn,Mo,Cr)非晶软磁合金电、磁性能研究

随着人类环境保护意识的不断增强，高效节能而且无污染的磁制冷技术越来越受到人们的关注。FeZrB基非晶合金由于具有热滞后小、居里温度可调、成本低等优点而备受关注，研究第四组元对FeZrB基非晶合金磁热效应的影响规律具有实际意义。同时FeZrB基非晶合金电子输运特性较为特殊，存在电阻率反常现象和电阻率极小现象，但是目前对于FeZrB基非晶合金电子输运特性的机制尚不清楚，揭示FeZrB基非晶合金电子输运特性与合金磁本质和合金微观结构的相互关系具有重要的科学意义。本论文以FeZrB基非晶合金为基体，研究了第四组元对非晶合金磁热效应及居里温度的影响规律，磁热效应对外磁场的响应特性。在此基础之上研究了FeZrB基非晶合金电子输运特性与合金居里温度及磁矩之间的相互联系。进一步对合金进行了热处理，研究了合金微观结构与合金电子输运特性之间的联系。首先研究了FeZrB基非晶合金的磁热效应。发现FeZrB基非晶合金在居里温度附近发生铁磁态向顺磁态的二级相变，非晶合金的磁熵变随温度升高呈现先增大后减小的趋势，磁熵变最大值对应温度Tpk在居里温度附近。掺杂过渡金属元素之后，由于改变了合金内部交换作用的强度非晶合金Tpk降低；同时，掺杂过渡金属元素将使合金原子平均磁矩降低，导致合金磁熵变最大值降低。随外磁场强度增大，合金磁熵变最大值增大，磁熵变温度曲线半高宽增大，相对制冷能力增强，而且Tpk不变，所以增大外磁场可以有效提高非晶合金的磁热效应。进一步研究了FeZrB基非晶合金的电子输运特性。发现FeZrB基非晶合金电阻率随温度升高先减小后增大，进行多循环测试或者低温热处理不改变合金电阻率与温度之间的关系，说明非晶合金电阻率反常并不是由于合金内部结晶导致。FeZrB基非晶合金电性能的特殊性来源于相干交换散射，由于相干交换散射随温度升高而减弱，所以合金电阻率存在极小值。通过研究电阻极小值对应温度Tmin和居里温度之间的关系，Tmin与原子平均磁矩之间的关系以及电阻率温度系数与原子平均磁矩的关系，进一步揭示了相干交换散射对合金电子输运特性的影响规律。在上述研究基础之上，研究了FeZrB基非晶合金电子输运特性与合金微观结构之间的关系。首先研究了FeZrB基非晶合金结晶热力学与动力学，以此为基础确定热处理工艺。对非晶合金进行热处理，发现热处理之后，非晶合金电阻率与温度之间的关系明显变化。在一定温度热处理后，合金电阻率温度系数仍为负值，但是其绝对值变小，提高热处理温度，合金电阻率反常现象消失，电阻率温度系数由负变正。通过XRD和TEM等手段分析，发现对合金进行热处理之后，合金内部发生晶化，结合广义Ziman理论，揭示了非晶合金电子输运特性与其微观结构之间的关系以及合金热处理后电阻输运特性的变化规律。