铜基大块非晶合金的临界冷速与组织形貌变化

制备了具有良好玻璃形成能力的Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6大块非晶合金，其临界直径达到5mm，临界冷却速率约为126．8K／s。采用Jackson-Hunt公式计算了晶化组织形成的冷却速率。当冷却速率在10K／s-120K／s时，晶化组织则出现亚稳初生相与共晶共存的形态。当冷却速率低于10K／s时，亚稳初生相的析出将被逐渐抑制，使得共晶生长方式发生改变。     

Fe75-xMxHf3Y2820（M=Co，Nb；x=0,4）块体非晶合金的制备及其热、软磁性能

采用单辊法和铜模铸造法制备了Fe75-xMxHf3Y2820（M=Co,Nb;x=0.4at％）合金系的非晶薄带和非晶棒样品,并测试了该非晶合金系的差示扫描量热曲线、X射线衍射图谱和软磁性能。结果表明：少量的Nb或Co替代Fe75Hf3Y2B20中的Fe元素,合金的热稳定性和玻璃形成能力可得到明显的提高：其中Fe71Nb4Hf3Y2B20的过冷液相区宽度△咒高达75K,约化玻璃转变温度Trg为0．58,直径达4mm,饱和磁感应强度为0．97-1．08T,该非晶合金同时具有较大的热稳定性、较强的玻璃形成能力和较好的软磁性能。     

铁基非晶合金的形成能力与力学性能

采用工业用原材料在铜模铸造条件下研究Fe48-xCr15Mo14C15B6Y2Mx（M为Ni和Nb：x=0,1,2,3）合金的非晶形成能力与力学性能。TEM和XRD分析表明：当M为Nb和x=2时,可获得直径为7mm的块体非晶合金,而x=0合金形成非晶的直径小于5 mm。DSC分析表明：Fe48-x Cr15MO14C15B6Y2Nix（x=0,1,2,3）非晶合金过冷液相区的温度分别为38．1、43．7、46．0和35．8℃：而F048-xCr15MoO14C15B6Y2Nbx（x=1,2,3）非晶合金过冷液相区的温度分别为44．4、47．1和34．4℃,过冷液相区的大小与合金非晶形成能力具有良好的对应关系。压缩实验表明：Fe48-xCr15MO14C15B6Y2Nix（x=1,2,3）和Fe48-xCr15MO14C15B6Y2Nbx（x=1,2）合金的压缩断裂强度分别为2997．9、2881．9、2850．7、3645．7和3018．9MPa。而x=0合金的压缩断裂强度为2518．5MPa。     

U-Co与U-Fe基础体系非晶形成能力的比较

针对U-Co与U-Fe体系中非晶形成能力最佳的合金U66.7Co33.3与U69.2Fe30.8,通过调整合金熔体的冷却速率获得一系列非晶样品,结合XRD与DSC技术研究了样品的相组成随冷却速率的演变规律。结果表明,这些合金在较高冷却速率下几乎都能够完全非晶化,而当冷速降低到一定程度时都会析出U6Mn型晶体相。相比而言,U-Fe合金形成完全非晶需要更低的临界冷却速率,从而直接证实U-Fe体系比U-Co具备更强的非晶形成能力,其原因是前者在非晶形成过程中兼具热力学与动力学优势。     

几个非晶和纳米晶合金的制取和性能

Cu-Hf-Ti-Ta大块非晶态合金早在上世纪八十年代末就已发现Ln基、Mg基和Zr基合金系在晶化前具有很大的过冷液相区,利用它们稳定的过冷液体有可能采取铸造方法获得大块非晶态合金。随后又相继开发出Ti基、Hf基、Fe基、Co基、Ni基、Cu基等一系列大块非晶合金,最大直径达80mm左右,最低临界冷却速度为0．06K／s。     

Fe41Co7Cr15Mo14Y2C15B6大块非晶合金的变温晶化动力学研究

采用差热分析法(DTA)研究了具有高玻璃形成能力的Fe41Co7Cr15Mo14Y2C15B6块体非晶合金的变温晶化动力学.由热分析曲线得到玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Tx和晶化峰值温度Tp1、Tp2,这些特征温度具有明显的动力学效应.运用Kissinger法和Ozawa法分别计算出不同升温速率下该Fe基块体非晶合金的玻璃转变激活能Eg、晶化激活能Ex与激活能Ep1、Ep2.采用Kissinger方法和Ozawa方法解释了此大块非晶合金具有高的热稳定性的热力学机制.     

Fe75-xMxHf3Y2B20(M=Co, Nb; x=0, 4)块体非晶合金的制备及其热、软磁性能

采用单辊法和铜模铸造法制备了Fe75-xMxHf3Y2B20(M=Co,Nb;x=0,4 at%)合金系的非晶薄带和非晶棒样品,并测试了该非晶合金系的差示扫描量热曲线、X射线衍射图谱和软磁性能.结果表明:少量的Nb或Co替代Fe75Hf3Y2B20中的Fe元素,合金的热稳定性和玻璃形成能力可得到明显的提高;其中Fe71Nb4Hf3Y2820的过冷液相区宽度△Tx高达75 K,约化玻璃转变温度Trg为0.58,直径达4 mm,饱和磁感应强度为0.97～1.08 T,该非晶合金同时具有较大的热稳定性、较强的玻璃形成能力和较好的软磁性能.     

添加Mn和N对铁基非晶合金形成能力与腐蚀性能的影响

采用工业原料在铜模铸造的条件下制备出了ф3 mm的Fe41Co6Cr15Mo14C15B6Y2Mn1和Fe41Co6Cr15Mo14C15B6Y2N1块状非晶合金圆棒,采用X射线衍射(XRD)仪和盐酸溶液浸泡腐蚀试验分别对合金的非晶形成能力和耐蚀性进行了研究。结果表明,采用工业用料制备的铁基非晶合金中添加N时有更大的非晶形成能力和更优异的耐腐蚀性能。     

稀土Y对Co43Fe20Ta5.5B31.5合金的非晶形成能力及性能的影响

采用单辊甩带和铜模吹铸法,制备了(Co43Fe20Ta5.5B31.5)100-xYx(x=0.5,1,1.5,2,2.5,3)合金薄带及ф2mm的圆棒.X射线衍射及差热扫描量热分析表明:当x=3时合金具有最大的玻璃形成能力,可以很容易地制备出ф2 mm的非晶圆棒.该成分合金的约化玻璃转变温度Trg=0.657,参数γ=0.436,在所研究的系列成分中是最大的,这说明Trg和γ能够很好地表征Co-Fe-Ta-B合金的玻璃形成能力.压缩试验和磁滞回线测试表明,Y的添加导致Co-Fe-Ta-B非晶合金的压缩断裂强度和软磁性能急剧下降.ф2 mm的(Co43Fe20Ta5.5B31.5)97Y3非晶圆棒的压缩断裂强度为1852 Mpa,断裂应变为0.18%.与Co43Fe20Ta5.5B31.5非晶合金相比,(Co43Fe20Ta5.5B31.5)97Y3非晶合金的磁滞回线上存在约327×79.6 A/m的矫顽力,同时饱和磁感应强度也显著下降.     

Co对Fe-B-Y-Nb块体非晶合金玻璃形成能力及软磁性能的影响

采用吸铸法制备了直径为2-5 mm的[(Fe1-xCox)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0,0.1,0.2,0.3和0.4)合金棒.XRD测试表明,用适量的Co替换Fe可有效提高原始合金(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4的玻璃形成能力,拓宽非晶形成范围.热分析结果显示所有的非晶合金均具有高的玻璃转变温度(Fg≥2850 K)和宽广的过冷液态区(△Tx≥297 K).此外,Co的替换明显改善了原始非晶合金的软磁性能,其中成分为[(Fe0.9Co0.1)71.2B24Y4.8]96Nb4的非晶合金的饱和磁化强度Ms达到26.6 kA/m,矫顽力Hc仅为59 A/m.热磁实验表明,随着Co含量的增加,非晶合金的Curie温度不断升高,最大值达到577 K,与初始合金相比提高了100 K,显著改善了原体系的热磁性能.     

Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金在HCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学极化曲线和电化学阻抗(EIS)测试方法研究Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2块体非晶合金在0.5,1,2以及4 mol/L HCl溶液中的腐蚀行为,并比较了1 mol/L HCl溶液中非晶合金和不锈钢的腐蚀行为.极化曲线测试结果表明,Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2块体非晶合金在各种浓度的HCl溶液中都具有很好的耐蚀性,阳极极化曲线表现出明显的钝化特征.随着HCl溶液浓度的增大,其耐蚀性能逐渐下降.在1 mol/L HCl溶液中,非晶合金的自腐蚀电位高于不锈钢,自腐蚀电流密度比不锈钢小1个数量级.EIS结果显示,在开路电位下,Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2非晶合金和不锈钢的Nyquist图均由单一的容抗弧构成,但非晶合金的电化学转移电阻Rt比不锈钢的大2个数量级,这一结果与极化曲线结果一致,说明非晶合金在HCl溶液中的耐蚀性能优于不锈钢.     

Fe-Co-B-Si-Nb-Cr块体非晶合金在纳米压痕过程中的变形行为

利用纳米压痕技术研究直径为3 mm的{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体非晶合金的变形行为以及加载速率对其塑性变形行为的影响规律.结果表明:该块体非晶合金在低加载速率下表现出显著的锯齿流变,而在高的加载速率下表现为连续的塑性变形;在纳米压痕过程中,该块体非晶合金出现室温蠕变现象,且其硬度值随着加载速率的增大而减小.     

Nd_(60)Fe_(30)Al_(10)大块非晶的制备及其热稳定性

采用熔渣包覆水淬法获得了直径为 ６ ｍｍ,长度为 ５０ ｍｍ的非晶 Ｎｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０合金,并对其非晶形成能力进行了研究．在三元系非晶合金中,除 Ｐｄ基合金外,这是目前所报道的采用水淬法所能获得的最大尺寸的非晶合金 对 Ｎｄ７０Ｆｅ２０Ａｌ１０,在同样的条件下可获得直径为 ３ ｍｍ,长度为 ５０ ｍｍ的部分非晶组织 与普通铜模铸造方法所获得的临界直径相比,前者提高了 ２ ｍｍ,而后者降低了 ４ ｍｍ．利用 ＤＴＡ 和 ＤＳＣ 对 Ｎｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０合金的熔点和形成能力进行了分析,所计算的临界冷却速率为０．５５Ｋ／ｓ,表明该合金具有较大的非晶形成能力．表观晶化能计算结果和 ＤＳＣ曲线分析表明,Ｎｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０非晶的热稳定性较低     

Nb对Fe-Co基合金非晶形成能力及磁性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Fe0.5Co0.5)71-xNbxZr3Nd4B22(x=0~10)系块体合金,研究合金元素Nb的添加对该体系合金非晶形成能力(GFA)和磁性能的影响。结果表明,适当Nb的添加能有效提高合金的非晶形成能力。当Nb含量为5at%时,可获得具有完全非晶结构的块体非晶合金,该合金呈现典型的软磁性能,饱和磁化强度(Ms)为79 Am2/kg;合金的晶化温度(Tx)为957 K,晶化激活能E为538.30 kJ/mol。     

FeCo基大块非晶合金盐雾与电化学腐蚀研究

通过电化学测试方法与中性盐雾腐蚀实验研究Fe24 xCo24-xCr15Mo14C15B6Y2 (X=0, 2, 4, 6, 17)块体非晶合金的耐蚀性。合金在1 mol/L HCl中出现了宽的钝化区,其EIS图谱均由单一容抗弧组成,显示出良好耐蚀性;结合极化曲线与交流阻抗结果分析可得合金耐蚀性随着Co含量的增加先增大后减小,当Co含量为20%时合金耐蚀性最好。利用能谱分析(EDS)与原子力显微镜(AFM)对合金的中性盐雾腐蚀结果进行分析,可知它们的腐蚀产物主要由铁和钴的氧化物以及它们的氯化物组成。同时FeCo基大块非晶合金腐蚀程度随着Co含量的变化而变化,其盐雾腐蚀耐蚀性规律与电化学腐蚀耐蚀性规律一致。     

热处理条件对Fe78Si9B13非晶合金磁性能的影响

部分晶化法是一种具有实用前景的Fe78Si9B13非晶合金热处理方法。研究了不同热处理温度、热处理时间、保护气氛及冷却速度对Fe78Si9B13非晶合金磁性能的影响,探讨了获得具有一定恒导磁性能Fe78Si9B13非晶合金磁芯的方法。随热处理温度的上升,Fe78Si9B13非晶磁芯0A下的电感量单调下降,1A下的电感量先上升后下降。在一定保温温度和保护气氛下,随热处理时间的延长,Fe78Si9B13非晶磁芯0A下电感量单调减小,1A下电感量单调增加。较低的保温温度有利于在较宽保护气氛下获得所需磁性能的磁芯,过高真空度不利于获得所需的磁芯性能。不同冷却速度对Fe78Si9B13非晶磁芯电感量没有明显影响。     

Production of Fe based bulk metallic glasses using electromagnetic vibrations

Abstract

It is known that cooling rate from the liquid state is an important factor for producing the bulk metallic glasses. However, little work has been conducted on the influence of other factors such as electric and/or magnetic fields. The authors have previously reported that the glass forming ability of Mg–Cu–Y and Fe–Co–B–Si–Nb alloys is enhanced with increasing electromagnetic vibration force. The present study aims to investigate effect of the electromagnetic vibrations on the crystal particles in Fe–Co–B–Si–Nb bulk metallic glasses. As a result, the electromagnetic vibrations were found to act mainly on decreasing the number of crystal nuclei.     

Crystallization Behavior and Magnetic Properties of （Fe0.6Co0.4）86Hf7B6Cu1 Alloy

(Fe0.6Co0.4)86HfTB6Cu1 nanocrystalline alloy obtained in isothermal annealing process from amorphous precursor was investigated as candidate of soft magnetic materials for high temperature applications. Co substitution for Fe can enhance the curie temperature of amorphous alloy (Tc = 630℃) and improve the magnetization of nanocrystalline alloy at high temperature ( ≈ 1.56T at 550℃). After annealing amorphous precursor at 550℃ for 1 hour, the optimum nanocrystalline alloy can be obtained which shows the local minimum coercivity ( ≈ 16 A/m). The coercivity increases with the increase of annealing temperature corresponding to the formation of ferromagnetic phase in the secondary crystallization. Furthermore, additions of Hf and B elements reduce the melting temperature of the alloy studied comparing with the Fe-Co binary alloy.