Fe_(71-x)Nb_9B_(20)W_x磁性非晶合金玻璃形成能力及热稳定性研究

为了研究W元素部分替代Fe元素对Fe基非晶合金热稳定性和软磁性能的影响规律,文中采用单辊旋淬法制备了Fe_(71-x)Nb_9B_(20)W_x(x=1,3,5)非晶合金带材,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)及振动样品磁强计(VSM)等手段测试Fe_(71-x)Nb_9B_(20)W_x非晶合金的热学性能和软磁性能。研究结果表明:Fe基非晶的晶化过程与W含量密切相关,随着W含量的增加,合金由两次晶化过程转变为一次晶化过程。添加W元素能够有效提高Fe基非晶合金的玻璃形成能力,改善合金的热稳定性。Fe_(66)Nb_9B_(20)W_5非晶合金具有优异的热稳定性和较高的非晶形成能力,过冷液相区宽度T_x和晶化起始温度T_(x1)分别高达58 K和928 K。合金的饱和磁感应强度M_s和矫顽力H_c分别为42～90 emu·g~(-1)和0.61～6.59 Oe,其中M_s随着W含量的增加而降低。     

Fe_(97-x)Nb_3B_x铁基非晶合金的热学与磁学性能研究

为了研究B含量对Fe-Nb-B三元非晶合金的非晶形成能力和磁学性能的影响规律,采用单辊甩带法制备Fe_(97-x)Nb_3B_x(x=16,18,20)非晶薄带,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和振动样品磁强计(VSM)对合金结构特征、热学性能以及软磁性能进行研究.结果表明:制备的Fe_(97-x)Nb_3B_x合金薄带均为非晶.增加B含量使得合金的非晶形成能力显著提高,Fe77Nb3B20合金具有高的热稳定性及良好的非晶形成能力,过冷液相区(ΔTx)、约化玻璃转变温度(Trg)和γ参数分别为44 K、0.584和0.291.该合金具有优异的软磁性能,饱和磁化强度为123~141 emu·g-1,低矫顽力为4.0~1 728.8 A·m-1.Fe_(97-x)Nb_3B_x(x=16,18,20)非晶合金具有高的非晶形成能力和优异软磁性能,有望作为一种新型软磁材料应用于工业领域.     

Fe_(36)Co_(36)Si_4B_(20)Nb_4非晶合金条带软磁性能的研究

调整Fe_(36)Co_(36)Si_4B_(20)Nb_4非晶合金条带的制备工艺,对该合金成分条带进行DSC检测,以确定退火温度。分别对制备好的条带进行退火处理,对退火后的条带进行XRD检测,根据结果确定退火前后的条带为非晶条带。分别对退火前后的条带进行软磁性能的检测,结果表明:适当调整制备工艺,可以使未经退火的非晶条带的综合软磁性能得到明显提高。     

非晶合金Fe_(73.5-x)Cr_xSi_(13.5)B_9Nb_3Au_1(x=0,3,5)的临界现象

利用修正Arrott图方法研究了类Finemet的非晶合金Fe73.5-xCrxSi13.5B9Nb3Au1(x=0,3,5)的居里温度TC和铁磁-顺磁相变临界指数β,γ和δ.研究显示:所有样品的居里温度和临界指数都能很好地满足临界领域的磁性状态方程;随着Cr掺量的增加,居里温度逐渐减小;临界指数β和δ值的变化显示,相变类型从短程相互作用的3D海森堡模型逐渐变为长程相互作用的平均场模型.上述结果说明,Cr掺杂使得非晶合金Fe73.5-xCrxSi13.5B9Nb3Au1减弱了磁相互作用强度,同时扩展了磁相互作用力程.     

熔体过热度对Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带磁性能的影响

为了研究合金熔体过热度和退火温度对Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带磁性能的影响,在180、200和230℃3个不同合金熔体过热度下利用单辊法制备了宽142 mm、厚23μm的非晶条带.在350~370℃范围内选取5个退火温度对非晶条带进行纵向磁场退火,并利用硅钢测试仪对退火后的非晶条带进行磁性能测试.结果表明,随着合金熔体过热度的增大,非晶条带的激磁功率和损耗均呈下降趋势.随着过热度和退火温度的降低,非晶条带的磁性能分布区间变窄,但其稳定性增强.适当提高过热度和热处理温度有助于获得具有最佳磁性能的非晶条带.     

Nd_(8.5)Fe_(84)Nb_(0.5)Zr_(0.5)B_6Cu_(0.5)稀土永磁合金磁性能的研究

采用熔体快淬法制备出了不同快淬速度(铜轮转速)的Nd8.5Fe84Nb0.5Zr0.5B6Cu0.5稀土永磁合金条带,研究了制备工艺和晶化工艺对该合金磁性能的影响.研究结果表明:快淬速度对该合金的磁性能有很大的影响,合金在20 m/s快淬时磁性能最佳;晶化温度过高或者晶化时间过长,都会造成晶粒尺寸过大,其比表面积减小;晶化温度过低或者晶化时间过短,晶化不完全,造成软、硬磁性相析出较少和大量非晶相的存在,都阻碍软、硬磁性之间的交换耦合作用,影响合金磁性能的提高.经最佳晶化工艺处理后合金在20 m/s快淬时具有最佳磁性能,即剩余磁饱和强度Br=0.72 T、矫顽力Hc=380.98 k A/m和最大磁能积(BH)max=103.72 k J/m3.     

Fe_xPt_(100-x)薄膜的磁性能研究

用直流磁控溅射方法和原位退火工艺在玻璃基片上制备了FexPt100-x纳米膜.研究发现Fe含量对FePt纳米膜的磁特性有很大的影响.矫顽力和△H随Fe含量的增加而增大.当x=48时,矫顽力Hc达到了1040 kA/m,样品出现很好的有序化L10织构;△H取得最大值,颗粒间相互作用最小.FexPt1-x薄膜的矩形比S随着x的增加而增大,x>46时S值接近1,在一定程度上表明了此时读出信号强度较大;开关场分布SFD的变化情况刚好与此相反,Fe48Pt52获得的SFD值近似等于0.8,说明转变位置波动弱,来自转变的信号噪音低.     

Ti-Cu-Ni-Zr块体非晶合金形成能力及其压缩性能

采用铜模铸造法制备了不同直径的Ti40Cu34+xNi16-xZr10(x=0,2,4,5,6)系列合金,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差氏扫描量热仪(DSC)研究了合金的相结构、显微组织、热稳定性.结果表明:只有Ti40Cu39Ni11Zr10合金成分可制备出2 mm的全非晶结构,增加制备尺寸到3 mm、4 mm后,有TiCu晶体相析出;玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为665 K和712 K,过冷液相区ΔTx为47K.压缩实验表明:Ti40Cu39Ni11Zr10块体非晶合金具有高达1 931 MPa的屈服强度,并伴有0.3%左右微量压缩变形量,塑性变形以锯齿形式出现;Ti40Cu34Ni16Zr10合金具有1.3%的压缩变形量,TiCu相的析出提高了该合金压缩变形量.     

Ce-Al-Ni非晶合金制备及非晶形成能力研究

采用熔体旋淬法制备了Ce75Al25-xNix(x=4,8,16)和Ce68Al17Ni15,Ce73Al15Ni12非晶合金薄带,用X射线衍射(XRD)法表征了合金薄带的相结构,用差示扫描量热法(DSC)测量了合金薄带连续加热过程相变规律,研究了Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力与合金成分及相应的非晶形成能力参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)之间的关系.研究结果表明:当Ce的含量一定时,随着合金中Ni原子百分数的增加,合金的非晶形成能力降低;研究还发现Ce-Al-Ni体系具有非常特殊的非晶形成规律,计算评估的用来预测具有强的非晶形成能力的合金成分参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)不能用来表征Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力;根据非晶形成能力参数计算的预测具有强的非晶形成能力的合金成分,实验研究不能观察到更好的非晶形成能力.     

Pr_2(Co_(1-x)Mn_x)_(14)B和Pr_2(Fe_(1-x)Mn_x)_(14)B的结构和低温磁性

本文研究了Pr_2(Co_(1-x)Mn_x)_(14)B 和 Pr_2(Fe_(1-x)Mn_x)14B 化合物的晶体结构和低温内禀磁性.在 x≤0.5时,可以形成2-14-1四方晶体结构.当 x 分别大于0.3和0.2时,Pr_2(Co_(1-x)Mn_x)_(14)B 和 Pr_2(Fe_(1-x)Mn_x)_(14)B 的居里温度 T_c 和饱和磁化强度σ_s 急剧减小.这两种化合物块状样品在1.5 K 的内禀矫顽力分别达到16 kOe 和22 kOe.内禀矫顽力既随成分变化,也随温度改变.低温特大矫顽力来源于窄畴壁能的涨落.     

La(Fe_(1-x)Mn_x)_(11.4)Si_(1.6)间隙氢化物的磁性和磁热效应

系统研究了间隙原子H和Mn原子替代Fe对La Fe11.4Si1.6化合物磁性和磁熵变的影响。研究表明适量的Mn替代和间隙H原子的加入不改变化合物的立方Na Zn13型晶体结构。La(Fe1-xMnx)11.4Si1.6居里温度TC从205K(x=0)下降到156K(x=0.04)。随Mn含量的进一步增加,Fe-Fe原子间的铁磁耦合与Fe-Mn、Mn-Mn原子间的反铁磁耦合作用相当,在x=0.06和0.08的化合物中引起阻挫产生自旋玻璃行为。吸氢后的所有化合物都呈现出良好的铁磁行为,由于晶胞体积膨胀居里温度升高到室温附近,并在室温附近观察到大磁热效应。     

Gd_(60-x)Ho_xCo_(20)Al_(20)非晶合金的磁热效应研究

本文利用单辊熔体快淬法成功制备了Gd_(60-x)Ho_xCo_(20)Al_(20)(x=0-40)非晶合金,并系统研究了其磁性和磁热效应。研究发现:通过Ho替代Gd可实现相变温度在44~112K宽温区内连续可调,并在各自相变温度附近发生铁磁(亚铁磁)—顺磁二级相变。在0~5T外磁场变化下,Gd_(60-x)Ho_xCo_(20)Al_(20)非晶合金磁熵变峰值分别为7.91(x=0),9.22(x=10),8.85(x=20),8.56(x=30),9.83(x=40)J·kg-1·K-1,Gd30Ho30Co20Al20和Gd20Ho40Co20Al20非晶合金的半高宽分别为~60K和~70K,磁制冷效率为~590和~599J·kg-1,有望应用于液氮温区制冷。     

不同Co含量对Fe_(80-x)Co_xZr_(10)B_9Cu_1(x=0,10,20,30,40)合金的热稳定性和微观结构的影响

采用单辊快淬法制备Fe80-xCoxZr10B9Cu1(x=0,10,20,30,40)系非晶合金.在不同温度下对其进行热处理.利用差热分析仪(DTA)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对样品的热稳定性和微观结构进行研究.研究结果表明:Fe80-xCoxZr10B9Cu1(x=0,10,20,30,40)五种合金的晶化激活能分别为318.15、304.49、226.75、386.97和267.03 kJ/mol.未添加Co元素的Fe80Zr10B9Cu1合金的热稳定性明显高于添加Co元素的合金.Co元素的添加改变了合金的晶化过程.     

V含量对Fe_(74.7-x)Cu_(0.8)Nb_2V_xSi_(11.5)B_(11)纳米软磁合金结构及性能的影响

在室温下,用Mossbauer谱和透射电子显微镜（TEM）考查了纳米晶Fi(74.7-x)Cu(0.8)Nb2VxSi(11.5)B(11)（x=1．2,1．5,2．0）合金的显微组织．研究了V对α-Fe（Si）晶粒的体积分数、平均直径、α-Fe（Si）中的出含量以及合金性能的影响,对实验结果作了初步的定性解释．     

富镁Mg70(Ni3RE)30非晶合金的玻璃形成能力研究

玻璃形成能力(GFA)是判断合金非晶态结构形成的重要指标.利用甩带快冷技术制备了Mg70(Ni3RE)30(RE=La、Ce、Pr、Nd、Y)非晶合金条带(宽5mm,厚0.2mm),通过差示扫描量热技术(DSC)表征了合金条带的非晶结构转变及其热稳定性.从原子尺度,对合金的原子尺寸参数(δ)、电负性差(Δx)以及原子结构参数(λ)进行了计算和分析.实验数据和理论分析结果表明:RE=Pr时,相应合金的玻璃形成能力最大,RE=Y的最小,其大小次序为:Mg70(Ni3Pr)30> Mg70(Ni3la)30> Mg70(Ni3Ce)30> Mg70(Ni3Nd)30>Mg70(Ni3Y)30,影响Mg70(Ni3RE)30非晶合金玻璃形成能力的主要因素是电负性差,原子尺寸参数和原子结构参数的作用次之.     

Ta元素对Ni_(68.6)Cr_(8.7)Nb_((3-x))P_(16.5)B_(3.2)Ta_x非晶合金性能的影响

利用XRD、DSC、电化学工作站和SEM方法研究了不同含量的微量元素Ta的添加对Ni_(68.6)Cr_(8.7)Nb_((3-x))P_(16.5)B_(3.2)Ta_x(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、1,at%)合金的非晶形成能力、热稳定性和耐腐蚀性能的影响。研究表明,当x=0.5时,直径为1.5mm的Ni_(68.6)Cr_(8.7)Nb_(2.5)P_(16.5)B_(3.2)Ta_(0.5)合金棒为完全非晶结构,而x为其他值时,则有晶态相析出;适量Ta元素的添加提高了该Ni基非晶合金体系的热稳定性能,当x=0.5时合金的热稳定性能最好,之后热稳定性能开始下降;在1mol/L H_2SO_4溶液环境下,随Ta元素含量的增加,Ni基非晶薄带的耐腐蚀性逐渐增强,当x=0.5时非晶薄带的耐腐蚀性能最强。     

Fe-B-Nb-Er块状非晶合金的形成能力及热稳定性研究

采用工业原料通过铜模喷铸法制备了(Fe7.2B24Nb4)100-x Er x(x=3.0、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0)块状非晶合金系,采用X射线衍射仪、DSC差示热量扫描仪研究了稀土元素Er对该非晶合金系热稳定性、玻璃形成能力的影响.结果表明:稀土元素Er的添加明显提高了样品的非晶形成能力,Er含量(摩尔分数)为5.0%时成功制备出直径为5 mm的(Fe72B24Nb4)95Er5块状非晶,该非晶合金具有较高的热稳定性,抗晶化能力较强,其晶化激活能分别达到382.8、539.5、680.8 kJ/mol.     

非晶 Ni_(19)Zr_9Al_(72) 合金表面状态的研究

采用俄歇电子能谱（ＡＥＳ）,Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）,并结合氩离子溅射剥层,研究了非晶Ｎｉ１９Ｚｒ９Ａｌ７２合金条带的表面状态。结果表明,在条带表层,Ｎｉ以金属态存在,Ａｌ和Ｚｒ被选择氧化,且Ａｌ被优先选择氧化。条带两侧表面均被一薄层氧化物覆盖,氧化物的主要组分是Ａｌ２Ｏ３,另有少量的ＺｒＯ２．     

TM-Gd合金系非晶形成能力的热力学研究(Ⅰ)

在Co-Gd二元系合金体系的热力学优化评估的基础之上,应用CALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)技术,研究此二元非晶合金的玻璃形成能力。本文分析了700 K、800 K时Co-Gd合金中各元素含量对非晶形成能力的影响,预测了非晶形成的最优成分,计算过冷液相中的结晶相形成驱动力。通过与部分实验和非晶共晶点准则的比较可见,本文所做的热力学分析对此二元合金的非晶制备具有一定的理论指导意义。     

稀土元素对Cu基非晶合金形成能力和力学性能的影响

通过铜模铸造法成功制备出直径分别为5 mm和3 mm的三元Cu45Zr48Al7和四元Cu45Zr45Al7Y3大块非晶合金。采用甩带法制备了Cu42Ni8Ti48Sm2、Cu42Ni8Ti48Y2、Cu42Ni8Ti48Gd2三种条带非晶;其中,Cu42Ni8Ti48Y2合金的非晶形成能力最强。三种非晶的玻璃转变温度Tg不十分明显,在冷却过程中存在着一定浓度的初晶相预存核,过冷液相区ΔTx不能反映该合金系非晶形成能力的差异。Cu47Zr42Al6Y5和Cu47Zr42Al6Er5合金组织基本由非晶相组成;Cu47Zr42Al6La5合金组织含有较多的晶态相,其压缩断裂强度较低;压缩断裂机理为解理 穿晶。