三元Fe_(1-x)Nb_9B_x非晶合金的非晶形成能力和软磁性能研究

为了研究三元铁基非晶合金的合金成分对非晶形成能力以及软磁性能的影响规律,采用单辊甩淬法制备Fe_(1-x)Nb_9B_x(x=19,20,21)合金薄带,用X射线衍射仪、差示扫描量热仪和振动样品磁强计对制备的合金薄带分别进行合金结构、合金的非晶形成能力以及软磁性能分析.研究结果表明:当合金成分中的铌(Nb)原子分数为9%时,随硼(B)原子分数在19%~21%范围内增加时,所制备的合金均为非晶带材.合金的过冷液相区(ΔTx)逐渐增大,表明非晶形成能力逐渐增强,最大的ΔTx=52K.这与热力学参数PHSS所预测的非晶形成能力的结果一致.饱和磁化强度(Ms)随Fe含量的降低,逐渐减小.Fe_(72)Nb_9B_(19)的Ms达到最大(Ms=65emu·g~(-1)).     

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。     

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。     

FeSiCP系软磁非晶合金的研究

具有良好软磁性能及高非晶形成能力(AFA)的Fe基非晶合金由于其广泛的应用前景,已成为国际上竞相研究的热点.设计研发了具有共晶成分的Fe80Si3C5-xP12+x(x=0%,1%和2%)合金系,研究其AFA、热稳定性和磁学性能.结果表明:Fe80Si3C3P14非晶合金具有高的AFA,尤其是优异的软磁性能.其过冷液相区宽度ΔT可达42 K,饱和磁感应强度Bs高达1.35 T,初始磁导率μi达到6 960和矫顽力Hc低至2.82 A/m.     

Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶合金的晶化动力学研究

采用单辊熔体快淬法在大气环境中制备Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶合金薄带,利用差示扫描量热分析和X射线衍射分析进行非晶合金的晶化动力学研究,计算出Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶薄带的晶化激活能分别为349、262、332 kJ/mol,其Avrami指数分别为1.95、2.14和2.00。结果表明,随着升温速率的提高,Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶薄带的起始晶化温度和晶化峰值温度相应升高;以Mo部分替代Nb降低了非晶合金的晶化激活能;-αFe（Si）软磁相具有扩散控制的低维形核和生长的晶化机制,且形核率逐渐减小。     

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.     

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.     

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。     

Ga 对 Fe40Ni40P14B6 非晶合金电化学腐蚀行为的影响

具有高的玻璃形成能力Fe基非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)是利用单辊铜轮旋转的方法制备出来的.用电化学的方法研究非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)分别在1 mol/L和3 mol/L的HCl溶液中腐蚀行为,结果表明:非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)在HCl溶液中具有较高的腐蚀特性,并且随着Ga含量的增加,铁基非晶合金的耐腐蚀性能增加.另外,非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)与不锈钢(1Cr18Ni9Ti)分别在1 mol/L和3 mol/L的HCl溶液中的腐蚀行为相比,非晶合金的耐腐蚀性能更好.     

Fe_(83)B_(17)非晶薄带冷却速率的量化与表征

为定量计算非晶薄带的冷却速率,文中采用单辊快速凝固方法成功制备出Fe83B17非晶薄带.结合X-射线衍射图谱分析了转速与压差对非晶形成的影响,确定形成Fe83B17非晶薄带的临界转速vs为3 300 r/min,临界压差ps为0.023 MPa,临界带厚为36μm.通过熔体结晶转变动力学理论计算,得出了Fe83B17合金熔体结晶的TTT曲线,确定出形成Fe83B17合金非晶薄带的冷却速率约为106K/s.应用单辊快速凝固过程的一维傅里叶传热方程分析,定量计算出临界厚度为36μm薄带的冷却速率为3.411×106K/s,该值与动力学理论预测结果相一致.     

Cu—Zr—Al大块非晶合金的制备及性能研究

采用铜模铸造的方法制备了Cu48Zr52-x Alx（x=6,7,8,9,10,at％）几种合金奠射线衍射（XRD）实验检验Cu48Zr44Al8,Cu48Zr43Al两种合金样品为完全非晶态．对样品进行差示扫描量热分析（DSC）考查三种大块非晶合金的非晶形成能力,以及灿的添加对非晶形成能力的影响．结果表明：当铝含量X=9时,合金的非晶形成能力及热稳定性最好．     

Fe3B添加量对Nd-Fe-B快淬薄带结构与磁性能的影响

通过在Nd2Fe14B合金中按Fe3B原子比同时添加Fe与B,研究了Nd15Fe77B8、Nd9Fe81B10、Nd4.5Fe77.0B18.5 3种合金薄带的结构与磁性能.试验发现,40 m/s的快淬速度使三种合金薄带中形成了较多的非晶相,而且随着合金中Fe3B添加量的增加,薄带的非晶形成能力增强、α-Fe与Fe23B6含量增加、Nd2Fe14B含量减少,磁性能单调降低.经680℃保温10 min退火处理后,3种薄带中的非晶相明显减少,Fe3B相消失,.α-Fe与Fe23B6含量随Fe3B添加量的增加而增加.其中,薄带中Nd2Fe14B晶粒约50 ～ 100 nm,而α-Fe晶粒一般小于50 nm.Nd15Fe77B8退火薄带更多地表现为单硬磁相特征;Nd9Fe81B10退火薄带中形成了α-Fe/Nd2Fe14B/Fe23B6三相交换耦合微结构,剩磁比达到了0.612,并获得最大的剩磁58.3 A· m2/kg;而Nd4.5Fe77.0B18.5薄带中Fe23B6与α-Fe含量太高,矫顽力太低而使剩磁增强效应不明显.     

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.     

Fe83B17非品薄带冷却速率的量化与表征

为定量计算非晶薄带的冷却速率,文中采用单辊快速凝固方法成功制备出Fe83B17非晶薄带．结合X-射线衍射图谱分析了转速与压差对非晶形成的影响,确定形成Fe83B17非晶薄带的临界转速饥为3300r／min,临界压差P,为0．023MPa,临界带厚为36μm．通过熔体结晶转变动力学理论计算,得出了Fe83B17合金熔体结晶的TTT曲线,确定出形成Fe83B17合金非晶薄带的冷却速率约为106K／s．应用单辊快速凝固过程的一维傅里叶传热方程分析,定量计算出临界厚度为36μm薄带的冷却速率为3．411×106K／s,该值与动力学理论预测结果相一致．     

脉冲磁场处理非晶合金产生的纳米晶化相的磁伸性质

低频脉冲磁场处理工艺,使非晶薄带Fe78Si9B13产生纳米晶化,析出α-Fe(Si)纳米相,形成α-Fe(Si)纳米晶与剩余非晶的双相纳米合金。穆斯堡尔谱分析,随着脉冲磁场的强度提高,双相纳米晶合金的晶化相体积分数增加。纳米晶化相α-Fe(Si)的磁致伸缩系数λcs为-1.287×10-4～-1.345×10-4。控制晶化相体积分数,可以使双相纳米晶合金的有效磁致伸缩系数λes最小,有利于提高双相纳米晶合金的软磁性能。     

添加微量稀土钇对铜基合金非晶形成能力的影响

针对铜基非晶合金玻璃形成能力问题,分析了添加微量稀土元素Y对合金的玻璃形成能力、热稳定性的影响,利用铜模吸铸法制备出Cu-Zr-Al-Y9mm非晶合金.研究结果表明：制备的9mm铜基非晶合金试样（Cu45Zr47Al8）97Y3,在过冷液相区ΔT和约化玻璃转变温度Trg分别是79.42K和0.775 3.随着稀土元素Y含量的增加Trg值变小,合金的非晶形成能力降低,通过Trg值变化可以判别该合金的非晶形成能力.     

脉冲磁场处理工艺对非晶合金磁致伸缩系数的影响

低频脉冲磁场处理工艺,可以使非晶薄带(Fe1-xCox) 86Hf7B6Cu1(x=0.4)产生纳米晶化α- Fe,(Fe1-x Cox) 86Hf7B6Cu1(x=0.4)表现为正磁致伸缩,α- Fe表现为负磁致伸缩。提高磁场强度、处理时间可以调整晶化量的大 小,使λSA和λSB之间体积分数比达到最佳,样品的磁致伸缩系数λS 最小。     

微量Ta对Cu-Zr-Al合金玻璃形成能力及力学性能的影响

含Ta颗粒的非晶复合材料除具有高强度、高硬度等非晶材料的特性外,塑性也显著提高,比单一的非晶态材料更加具有工程应用价值.文中采用铜模吸铸法制备出直径为3mm的(Cu47Zr47A16)100-xTax(x=0,1,2,3,4,5)块体非晶合金.采用X射线衍射对合金的组织结构进行了分析.通过差示扫描量热法研究了微量Ta对Cu-Zr-Al块体非晶合金玻璃形成能力的影响.对合金进行了压缩测试,并通过扫描电子显微镜观察了断口形貌.实验结果表明:微量Ta的加入能提升Cu-Zr-Al合金的玻璃形成能力及其热稳定性,当加入量为3at.%时效果最为明显.Ta含量达到5at.%时,合金的玻璃形成能力显著恶化.溶入微量Ta使Cu-Zr-Al非晶的断裂强度显著上升,(Cu47Zr47A16)97Ta3的抗压强度达到2 149MPa.Ta对Cu-Zr-Al非晶合金的塑性影响不大,(Cu47Zr47A16)100-xTa仍是典型的脆性材料.     

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。     

ZnO-Sb2O3-P2O5系统玻璃的制备与性能

用熔体冷却方法制备了xSb2O3-(70-x)P2O5-30ZnO(x=0~40mol)和xSb2O3-(65-x)ZnO-35P2O5(x=0~40mol)系统无铅易熔玻璃,研究了ZnO-Sb2O3-P2O系统玻璃的形成区。采用热膨胀仪和红外光谱仪等对ZnO-Sb2O3-P2O5系统玻璃的结构及性能进行了研究和分析。结果表明,在ZnOSb2O3-P2O5系统玻璃中,Sb2O3参与网络结构。随着Sb2O3含量的增加,玻璃的软化点降低,密度和化学稳定性增加。在Sb2O3摩尔分数为35%左右时,系统玻璃的结构和性能比较优异。