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.     

Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金的晶化行为与力学性能研究

采用铜模吸铸法制备Ф2mm的Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶台金．采用XRD、SEM、DSC、硬度和压缩实验研究了非晶合金的结构组织、热稳定性、晶化特征、硬度和压缩性能。设块体非晶合金表现出二级晶化,其玻璃转变温度为561.1℃．晶化温度为619．0℃．第一晶化峰温度为632.6℃．第二晶化峰比之高约117℃;用Kissinger和Ozawa方法获得的玻璃转变激活能特别为595.1KJ/mol．578.7kJ/mol．晶化激活能分别为413.9kJ／mol,407.4kJ／mol;非晶合金的晶化行为比其玻璃转变表现出更为明显的动力学效应;非晶合金的显做硬度为1207HV．压缩强度为1707．6MPa．呈典型的脆性断裂．断口中光滑区与脉状花纹区并存。     

Nd_(60)Al_(15)Cu_(10)Co_(10)Fe_5大块非晶态合金的制备

采用铜模浇铸法制得直径４．０ｍｍ、长６０ｍｍ圆柱状Ｎｄ６０Ａｌ１５Ｃｕ１０Ｃｏ１０Ｆｅ５大块非晶样品。样品的非晶性经Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）实验检验证实。采用示差扫描热分析（ＤＳＣ）、Ｘ射线衍射分析了非晶合金的晶化过程。Ｎｄ６０Ａｌ１５Ｃｕ１０Ｃｏ１０Ｆｅ５非晶态合金的约化玻璃温度Ｔｒｇ＝０．６０,说明合金有较好的非晶形成能力。采用Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ方法求得非晶态合金的表观晶化激活能。根据熔化焓对Ｎｄ６０Ａｌ１５Ｃｕ１０Ｃｏ１０Ｆｅ５合金深过冷液相与稳定晶相间的吉布斯自由能差进行了估算。结果表明,Ｎｄ６０Ａｌ１５Ｃｕ１０Ｃｏ１０Ｆｅ５合金深过冷液相与稳定晶相间的吉布斯自由能差,ΔＧ,在过冷液相区小于２ｋＪ／ｍｏｌ,表明过冷液相的晶化驱动力很小,过冷液相区内的晶相形核具有较大的热垒。     

Sc提高锆基块体非晶合金玻璃形成能力的机理

以Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基非晶合金为研究对象，在以工业级海绵锆为原料制备的合金中加入元素Sc，制备出楔形试样，从微观角度分析了元素Sc提高非晶合金玻璃形成能力的机理。结果表明，元素Sc的加入可显著改变Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金在非晶态-晶态过渡区中先析相的相结构及组织形态。元素Sc强烈的脱氧作用可减少合金中锆氧化物／锆氧团簇，从而消除了过冷液体中异质形核的核心，提高了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金的玻璃形成能力。     

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.     

热处理对Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金显微硬度与压缩强度的影响

通过铜模吸铸法获得直径为2mm的Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金.采用X射线衍射（XRD）、示差扫描量热（DSC）、显微硬度及压缩试验等方法研究了非晶合金的结构、热稳定性,特别是等温热处理对其显微硬度与压缩强度的影响.结果表明,Fe61Co10Zr5W4B20非晶合金的显微硬度为1207HV0.2,压缩强度σbc为1707.6MPa.当等温热处理温度低于晶化起始温度时,硬度不随热处理时间的增长而变化;但在高于晶化峰值温度时,硬度值随时间变化先升后降.在热处理时间相同的条件下,随着处理温度的升高,合金的硬度增大,但压缩强度会逐步减小.     

Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金的热稳定性和力学性能

采用差压铸造法成功制备了Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金,研究了其热稳定性和力学性能.结果表明:该块体非晶合金的玻璃转变温度Tg=672 K,晶化温度Tx1=735 K,过冷液相区△Tx=63 K,约化玻璃温度Trg=0.575,弯曲断裂强度高达2 350 MPa,断裂前弹性变形量为2.1%,弯曲模量为102 GPa;淬态微米级结晶相的出现使合金的三点弯曲断裂强度下降至1 100 MPa.     

大块非晶合金的研究进展

综述了大块非晶的形成原理和成分特点,介绍了块状非晶的制造工艺,简要叙述了几类大体积非晶合金的磁性能。     

Nd对块体Mg-Cu-Y-Nd非晶合金玻璃形成能力的影响

在非真空熔炼条件下采用工业纯原材料和负压铜模吸铸法制备Mg65Cu25Y10-xNdx(x=0,2,4,6,8,10)棒状试样,利用差示扫描量热(DSC)和X射线衍射(XRD)等方法分析Nd对Mg-Cu-Y-Nd非晶合金玻璃形成能力的影响。结果表明:Nd的含量(x)为0,4,6成分的合金试样具有完全非晶态组织,且x=4时具有最大的玻璃形成能力,其约化玻璃转变温度(Trg)为0.592,过冷液相区宽度(ΔTx)高达66 K;当x为2,8,10时,由于合金成分明显偏离共晶成分,玻璃形成能力降低,试样只含有少量非晶,且主要呈晶体组织特征。     

Fe69Co8Nb7-xVxB15Cu1非晶条带热稳定性与软磁性能研究

基于Slater-Pauling曲线,运用"元素替代"成分设计法则,通过单辊旋淬工艺成功制备出Fe69Co8Nb7-xVxB15Cu1(x=0,2,5,7)非晶合金条带。利用XRD、TEM和DSC对合金系的非晶形成能力、热稳定性进行研究,并通过PPMS和B-H磁滞回线仪研究合金系的软磁性能。结果表明:随着V含量的增加,合金系的非晶形成能力、热稳定性和矫顽力逐渐降低,而饱和磁感应强度、居里温度逐渐增高;当x=2时非晶合金具有最宽两次晶化温度区间,热处理温区宽达225.9℃;当x=7时非晶合金具有最佳高温软磁性能,其饱和磁感应强度为0.96 T,矫顽力仅为8.95 A/m,而居里温度高达TC=349.42℃。     

Fe44Co20Nd7Nb4B25大块非晶合金磁性及热稳定性研究

采用铜模吸铸法制备了Fe44Co20Nd7Nb4B25大块非晶合金,利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和振动样品磁强计(VSM)研究了该合金的结构、非晶形成能力、热稳定性及磁性能.结果表明:该合金为完全非晶结构,在室温下表现为良好的软磁性,并具有较好的非晶形成能力和热稳定性,晶化激活能Ep为642 kJ/mol.退火后该合金表现为硬磁性,退火温度为1003 K时,内禀矫顽力iHc达到最大值,为l164kA/m;退火温度为963 K时,剩余磁感应强度研和最大磁能积(BH)max的值最大,分别为0.27 T和15.79 kJ/m3.     

熔体冷速对Co48Cr15Mo14C15B6Er2块体非晶合金晶化及磁性能的影响

分别用单辊甩带法和铜模铸造法制备了Co48Cr15Mo14C15B6Er2非晶合金薄带以及φ2 mm和φ7 mm的非晶圆棒.利用差热分析仪和振动样品磁强计研究了冷却速率对Co48Cr15Mo14C15B6Er2非晶合金的晶化动力学及磁性能的影响.结果发现,冷却速率对晶化动力学有显著影响.对非等温晶化来说,随着冷速降低,试样的玻璃转变温度下降,玻璃转变激活能减小.虽然晶化峰值温度不受冷速的影响,但是晶化激活能随冷速降低而降低.对等温晶化来说,虽然不同冷速条件下制备的试样都表现出扩散控制的晶核三维长大过程,但是形核速率随时间增加而降低的速度与冷速有关.冷速越快,降低速度越快,同时晶化孕育时间越短.Co48Cr15Mo14C15B6Er2非晶合金的磁性能受冷却速率的影响很大.冷速高时,合金表现为顺磁性;冷速低时,合金表现为铁磁性.饱和磁感应强度随冷速的降低而增大.     

大块非晶Nd_(60)Fe_(20)Co_(10)Al_(10)合金在晶化过程中磁粘滞行为的研究

通过铜模吸铸法制备出了Nd_(60)Fe_(20)Co_(10)Al_(10)大块非晶合金,研究了该合金在晶化过程中的结构与磁性能,并利用等待时间法研究了其在晶化过程中的磁粘滞行为,结果表明:在453~783 K温度退火时,合金的磁性能变化不大。当退火温度高于783 K时,合金的剩余磁化强度(M_r)、饱和磁化强度(M_s)和矫顽力(_iH_c)的值均急剧降低,在803K退火后,合金完全晶化,铁磁性消失。当合金在703和753 K退火后,合金的激活体积v_a和激活直径Da的数值变化不大,而合金的扰动场H_f则呈现先上升后下降的现象,并且在703 K时达到最大值,这是因为703 K样品中存在的亚稳相造成了扰动场的增加。此外,还讨论了这些微观磁性参数与合金宏观磁性能的关联性。     

微量元素对Cu-Zr-Al块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响

研究微量元素Ag、Ti、Ga、Ni和Sn对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响。结果表明:添加2%(摩尔分数)的Ag、Ti或Ga均可以提高Cu55Zr38Al7合金的玻璃形成能力;用6%的Ag替代Cu,玻璃棒的临界直径可从2 mm增加到4 mm;因此,替代化学性质相似的元素或者扩大合金系的原子尺寸范围对提高玻璃形成能力具有显著的效果;然而,添加微量元素均不同程度地降低Cu-Zr-Al金属玻璃的硬度。断口表面形貌显示;微量相似元素替代影响基体在压缩过程中剪切带的繁殖;在微量元素替代的伪四元铜基块体金属玻璃中,2%Ti和2%Ag替代可分别获得最大压缩强度2 163 MPa和最大压缩应变8.7%。因此,通过添加微量元素可以调谐金属玻璃的玻璃形成能力和力学性能。     

Mg70Ni15Gd10Ag5块体非晶的制备及晶化行为

采用铜模铸造法制备新型块体非晶合金Mg70Ni15Gd10Ag5(at%),其临界制备尺寸不低于5 mm,是目前Mg-Ni基非晶合金制备尺寸的最大值。采用差示扫描量热（DSC）法研究非晶合金的晶化行为,发现合金的晶化为多级晶化。随着升温速度的提高,玻璃转变温度Tg、晶化开始温度Tx、熔化前4个放热峰温度（Tp1、Tp2、Tp3、Tp4）、熔化开始温度（Tm）和液相线温度（Tl）均向高温区移动,晶化行为具有显著的动力学特征。利用Kissinger法计算特征温度对应的激活能,其值分别为Eg=188.05 kJ/mol、Ex=144.79 kJ/mol、Ep1=138 kJ/mol、Ep2=142.40 kJ/mol、Ep3=119.10 kJ/mol、Ep4=72.86 kJ/mol。     

Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5合金凝固过程热力学

利用真空冷壁坩埚感应熔炼及铜模离心铸造的方法制备了大尺寸非晶态Zr41．2Til3．8Cul2．5Ni10Be22．5材料，采用DTA和DSC分别研究了该合金的凝固特性及非晶态晶化行为。结果表明：Zr41．2Til3．8Cul2．5Ni10Be22．5合金具有较低的熔点，表现出良好的深共晶特性，在较低的冷却速度下即可制备出大块部分非晶及全部非晶材料。Zr41．2Til3．8Cul2．5Ni10Be22．5大块非晶材料在339．5℃发生玻璃转变，晶化温度为420℃。     

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.     

添加微量Fe对Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响(英文)

通过磁悬浮熔炼和铜模吸铸法制备直径3mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xFex(x=0,1,2,3,4)合金试样,研究Fe元素的微量添加对Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响。研究表明,合理添加Fe元素(不超过3%,摩尔分数)导致约化玻璃转变温度Trg(=Tg/Tl)和参数γ(=Tx/(Tg+Tl))增大,因而其非晶形成能力增大,但添加过量的Fe元素(4%)会导致其非晶形成能力的降低。添加Fe元素也会显著地改善Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃的压缩塑性及提高其压缩断裂强度,当Fe元素的添加量为2%时,直径3mm、长度6mm的试样在压缩时出现一定的塑性及加工硬化现象。Fe元素添加量为4%形成的金属玻璃基复合材料,同样也显示良好的压缩塑性和高的压缩断裂强度。     

具有高非晶形成能力的高熵合金Cu29Zr32Ti15Al5Ni19

用铜模吸铸法成功地合成了由两个固溶体相构成的高熵合金(HEA) Cu₂₉Zr₃₂Ti₁₅Al₅Ni₁₉和相同成分的非晶态合金(HE-BMG)。实验结果表明该成分的高熵合金具有高的非晶形成能力。铸态高熵合金Cu₂₉Zr₃₂Ti₁₅Al₅Ni₁₉的抗压强度为1127MPa。在750℃保温2小时后的Cu₂₉Zr₃₂Ti₁₅Al₅Ni₁₉高熵合金的硬度仍高达826HV。     

Co、Ni添加对FeBYNb块体非晶合金玻璃形成能力和磁性能的影响

采用铜模吸铸工艺成功制备了一系列的(Fe_(1-x-y)Co_yNi_x)_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb_4块体非晶合金,并采用X射线衍射仪(XRD)、差热分析仪(DTA)、振动样品磁强计(VSM)测试块体非晶合金的结构、热稳定性和磁性能.探讨了不同Co、Ni含量对(Fe_(1-x-y)Co_yNi_x)_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb>.4>系合金玻璃形成能力(GFA)及磁性能的影响.结果表明:合金(Fe_(0.5)Co_(0.5))_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb_4、(Fe_xNi_(1-x)_(68.4)B_(23.6)Nb_4(x=0.05、0.1、0.15、0.2)、(Fe_(1-x-y)Co_yNi_x)_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb_4(x=0.15、0.3、0.45,y=0.1、0.2)均可制得直径为3 mm的非晶棒.该系列合金均具有良好的软磁性能,但随着Co、Ni含最的增加,其饱和磁化强度均下降.