Effect of P addition on the Microstructure and Magnetic Properties of Fe<SUB>83.2</SUB>Si<SUB>5.33-0.33x</SUB>B<SUB>10.67-0.67x</SUB>P<SUB>x</SUB>Cu<SUB>0.8</SUB> Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys
저자
Hyun Ah Im ; Subong An ; Kyoung-Hoon Bae ; Sangsun Yang ; Jung Woo Lee ; Jae Won Jeong
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
English
주제어
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
128-128(1쪽)
제공처
Soft magnetic materials require magnetic properties such as high permeability(μ), high saturation magnetic flux density(B<sub>s</sub>), and low core loss. Si-Steel is widely used in terms of high Saturation flux density and cost reduction, but it is difficult to satisfy low coercivity (H<sub>c</sub>) and low core loss. Therefore, it is inevitable to develop Fe-based nanocrystalline soft magnetic materials with high GFA and excellent soft magnetic properties. Nanocrystalline materials have the best soft magnetic properties when the crystal size is 10-15 nm. The purpose of this study is to minimize grain size and to enhance the soft magnetic properties. Cu(Immiscible elements) does not form a compound because it has no solid solubility with Fe. However, when a small amount is added to the Fe-based amorphous alloy, Cu atoms form clusters and act as a heterogeneous nucleation site of a-Fe site. P atoms distributed in amorphous residual matrix, which suppress grain growth, increasing the permeability and lowering the coercivity. Besides, according to previously studied Makino et al., it was reported that the simultaneous addition of Cu and P resulted in a significant reduction in particle size to 10-20 nm. In this study, nanocrystalline ribbons with a composition of Fe<sub>83.2</sub>Si<sub>5.33-0.33x</sub>B<sub>10.67-0.67x</sub>P<sub>x</sub>Cu<sub>0.8</sub> (x=1-4at%) have been fabricated by rapid-quenching melt spinning and thermal annealing. It has been demonstrated that the addition of small amount of P to the alloy improves glass forming ability, and increases resistance to undesirable Fe<sub>x</sub>(B,P) crystallization. Among the alloys investigated in this work, Fe<sub>83.2</sub>Si<sub>5</sub>B<sub>10</sub>P1Cu<sub>0.8</sub> nanocrystalline ribbon annealed at 460 ℃ exhibits excellent soft-magnetic properties including low coercivity, low core loss, and high saturation magnetization. The uniform nanocrystallization in the Fe<sub>83.2</sub>Si<sub>5</sub>B<sub>10</sub>P1Cu<sub>0.8</sub> alloy has been also confirmed through high-resolution TEM analysis.
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