Abstract
本論文為開發具強非晶形成能力之鐵基非晶塊狀軟磁材料。將所開發出具寬過冷液相區間之Fe78-xAlxSn2P12Si4B4 (x=3~5at%)合金系及Fe74Al4Sn2P12-ySi4B4Cy (y=0, 1, 2, 3, 4, 6 at%)合金系利用銅模鑄造法鑄造不同直徑棒材，試驗其非晶塊材形成能力，並量測其熱性質、磁性質、機械性質以及穆斯堡爾譜，觀察摻入之Al、C原子對合金系性質的影響。並進一步製作非晶環狀試樣。在Fe78-xAlxSn2P12Si4B4 (x=3~5at%)合金系中在Al含量x=4 at%時有最大的過冷液相區 (ΔTx=45.2K)，具有最佳非晶形成能力，可形成直徑1mm非晶棒材。在Fe74Al4Sn2P12-ySi4B4Cy合金系中，Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金具有最佳非晶形成能力，可形成直徑達2mm之非晶棒材，Fe74Al4Sn2P6Si4B4C6合金亦能形成直徑1mm之非晶棒材。C的加入大幅改善Fe74Al4Sn2P12Si4B4合金嚴重脆性問題，鑄造性優良，同時增進非晶形成能力。在鐵含量相同時，飽和磁化量(Bs)隨C的增加(磷的減少)而增加，Fe74Al4Sn2P6Si4B4C6合金具有高飽和磁化量(Bs)達1.38T，初淬非晶薄帶之矯頑磁場(Hc)為40A/m，而初淬非晶塊材試樣之矯頑磁場為6400A/m。試樣硬度隨碳含量增加而增加，在C=6時具有最大硬度：維氏硬度847。Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金具有最佳非晶形成能力，其過冷液相區間(ΔTx)極窄，僅只有18K，其約化玻璃轉換溫度Trg達到0.6。飽和磁通密度(Bs)可達1.32T，低矯頑磁場(Hc)=10.2A/m，所鑄出具有細微開口之非晶環，其單匝電感值達167.5nH/g，去應力退火後增加至277nH/g及其甚高於工作溫度的居禮溫度Tc(558K)。Fe7４Al４Sn2P12Si4B4、Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2、Fe74Al4Sn2P6Si4B4C6合金具有強非晶形成能力，磁性能優良，未來將有利於製作成為非晶元件，減少製作工藝困難，增加實用性，利於工業應用之大量生產。