W17.9Ni65.6B13.5V3非晶合金的非等温晶化动力学研究

采用单辊急冷法制备了W17.9Ni65.6B13.5V3非晶薄带,并用X射线衍射(XRD)和示差扫描量热分析仪(DSC)研究了该非晶合金的变温晶化动力学。结果表明：玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Tx和晶化峰值温度Tp均随着升温速率的增加而提高,具有明显的动力学效应;利用Kissinger方程和Ozawa方程求出的W17.9Ni65.6B13.5V3非晶合金的晶化激活能Ex分别达456.9kJ/mol和471.1kJ/mol,非晶合金具有较强的热稳定性;利用Kissinger方程和Ozawa方程计算得到的晶化激活能Ex均小于晶体长大激活能Ep,表明形核过程比晶粒长大过程更容易,该非晶合金在一定条件下退火容易获得超细晶粒组织。     

Ni_(42.2)W_(19.2)Fe_(18.9)B_(19.7)非晶合金的电化学腐蚀行为

采用单辊急冷法制备Ni42.2W19.2Fe18.9B19.7(摩尔分数,%)非晶合金。采用差热分析仪(DSC)和X射线衍射(XRD)分析非晶薄带的特征温度和析出相;采用电化学极化曲线及电化学阻抗法研究不同温度退火样品在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为;采用扫描电镜(SEM)分析试样腐蚀后表面显微形貌,并采用能谱分析仪(EDS)和微区衍射仪分析表面成分。结果表明:使用单辊急冷法可以制备Ni42.2W19.2Fe18.9B19.7非晶合金,其玻璃转化温度为627℃,晶化温度为692℃。650℃退火试样的抗腐蚀性能优于750℃退火试样和非晶薄带的。在650℃退火试样表面形成致密钝化膜,因此具有良好的抗腐蚀性能;而在非晶薄带和750℃退火试样表面形成的钝化膜不稳定,易发生点蚀和局部腐蚀。     

W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3非晶合金的非等温晶化动力学

采用单辊急冷法制备了W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3(at%)非晶薄带,并用X射线衍射(XRD)和示差扫描量热分析仪(DSC)研究了该非晶合金的变温晶化动力学。结果表明:玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Tx和晶化峰值温度Tp均随着升温速率的增加而提高,具有明显的动力学效应;利用Kissinger方程和Ozawa方程求出的W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3非晶合金的晶化激活能Ex分别达456.9和471.1 kJ/mol,表明非晶合金具有较强的热稳定性;该晶化激活能Ex均小于晶体长大激活能Ep,表明形核过程比晶粒长大过程更容易,该非晶合金在一定条件下退火容易获得超细晶粒组织。     

Fe_(67-x)Nb_5B_(28)Cu_x合金的非晶形成能力、热稳定性和电阻率研究

采用单辊甩带法制备了Fe_(67-x)Nb_5B_(28)Cu_x(x=0.5、1.0、2.0,摩尔分数)非晶合金,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和四探针测试仪研究了Cu含量对合金热稳定性和电阻率的影响。结果发现,Fe基非晶合金的晶化过程与合金中的Cu含量有关,随着Cu含量的增加,合金的非晶形成能力和热稳定性降低。Fe_(66.5)Nb_5B_(28)Cu_(0.5)合金具有大的非晶形成能力以及高热稳定性,其过冷液相区宽度和晶化起始温度分别为39和929K。Fe_(67-x)Nb_5B_(28)Cu_x非晶合金的电阻率为119～138μΩ·cm,合金电阻率随Cu含量的变化规律与非晶形成能力(GFA)一致。     

机械合金化制备Ni-W(B)非晶-纳米晶的粉末特性

利用机械合金化(MA)制备了Ni-20.7W和Ni-17.9W-27B(at%)非晶-纳米晶粉末,分别采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析了不同球磨时间粉末的微观形貌和结构参数,探讨了B的添加对非晶化过程的影响。研究结果表明:MA过程中,Ni-20.7W样品没有明显发生非晶化,而Ni-17.9W-27B样品在40 h时发生了非晶化,说明B提高了Ni-W合金体系的非晶化形成能力;非晶化过程为W/B首先固溶于Ni中生成Ni(W,B)过饱和固溶体,然后转变为非晶;Ni-20.7W样品球磨30 h后Ni的晶粒尺寸为32.9 nm,晶格畸变为0.48%,而Ni-17.9W-27B样品球磨10 h后的晶粒尺寸为9 nm,晶格畸变为0.62%。     

B对Fe_(94-x)Nb_6B_x非晶合金热稳定性、软磁性能和电阻率的影响

采用单辊甩带法制备Fe_(94-x)Nb_6B_x(x=13,15,17)(摩尔分数,x%)非晶合金,并用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)和四探针测试仪等研究B含量对其热稳定性、软磁性能和电阻率的影响规律。结果表明:Fe_(94-x)Nb_6B_x非晶合金的晶化过程分两个阶段进行,Fe_(77)B_6Nb_(17)合金具有高热稳定性和良好的非晶形成能力,其晶化起始温度T_(x1)为864 K,过冷液相区ΔT_x、T_(rg)和γ分别为48 K、0.524和0.359。Fe_(94-x)Nb_6B_x非晶合金的饱和磁感应强度为80~108 A·m~2/kg,电阻率为122~133μ?·cm。合金的非晶形成能力和电阻率随B含量的增加而增加,软磁性能则随B含量的增加呈先增大后减小的趋势。Fe_(94-x)Nb_6B_x非晶合金较高的非晶形成能力、优良的软磁性能和高电阻率使得其可以作为一种功能材料来使用。     

Fe-Co-Ni-Zr-Mo-W-B块体非晶合金的玻璃形成能力与热稳定性

采用铜模铸造法,可以制备出直径为3 mm的非晶圆柱棒.结合差热分析、X射线衍射和透射电镜分析测试结果,从动力学和结构学等方面阐述了Ni元素对Fe58Co10-xNixZr10Mo5W2B15(x=0,3,4,5,6,摩尔分数,%)合金系玻璃形成能力和热稳定性的影响.结果表明:Ni元素含量的微量变化可以明显改善Fe58Co10-xNixZr10Mo5W2B15(x=0,3,4,5,6)合金系的玻璃形成能力;当Ni含量达到4%时,Fe58Co6Ni4Zr10Mo5W2B15具有最佳的玻璃形成能力,晶化温度(Tx)、玻璃转变温度(Tg)、过冷液相区宽度(△Tx)、玻璃形成能力判据Trg和y分别为887 K、957 K、70 K、0.590 2和0.400 4.     

Ni_(60)Nb_(40)与Ni_(40)Nb_(60)非晶合金的低温晶化行为

采用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)和电子显微镜研究Ni60Nb40和Ni40Nb60快淬非晶的晶化行为。结果表明,在10 K/min加热速率下采用差热分析测得Ni60Nb40和Ni40Nb60的非晶初始晶化温度分别为913和917K,且两种非晶样品在低于各自初始晶化温度退火时均发生了晶化。其中,Ni60Nb40样品经763 K退火48 h后仍保持非晶态,而经873 K退火1 h后,则析出面心立方纳米晶颗粒;对于Ni40Nb60非晶合金,在763 K温度下退火48 h就发生晶化,析出面心立方纳米相。晶化样品中均发生明显的成分偏聚现象。结合金属玻璃中的微结构与动力学不均匀性以及β弛豫过程,初步探讨Ni60Nb40和Ni40Nb60快淬非晶相关低温纳米晶化行为的内在机制。     

Cu_(46)Zr_(47-x)Al_7Ti_x(x=0,1.5)非晶合金晶化动力学研究

采用铜模吸铸法制备Cu46Zr47-xA l7Tix(x=0,1.5)大块非晶合金。用X射线衍射仪(XRD)确定合金的结构,采用差示扫描量热仪(DSC)对非晶合金的晶化动力学进行了研究。结果显示,随着升温速率的加快,这两种非晶合金的玻璃转变温度Tg,晶化开始温度Tx和晶化峰值温度Tp均向高温区移动,且过冷液相区逐渐加宽,表明非晶合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应。利用K issinger方程计算合金的晶化激活能。通过晶化动力学研究了热稳定性和晶化反应速率常数之间的关系,以及Ti元素添加对Cu-Zr-A l大块非晶合金热稳定性的影响。     

Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x多组元块体非晶合金的热学和软磁性能

采用铜模铸造法制备Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x(x=0, 2, 3, 4; at.%)多组元块体非晶合金。采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)和振动样品磁强计(VSM)等手段探究了Cr含量对合金非晶形成能力及软磁性能的影响。DSC曲线表明,合金经历2次晶化过程,Cr含量增加使得合金成分接近深共晶点。随着Cr含量的增加,合金的过冷液相区ΔTx由36 K增加到51 K,晶化起始温度Tx1由842 K增加至872 K。VSM结果表明,Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x非晶合金其饱和磁感应强度Ms随着Cr含量的增加而减小。制备得到的多组元块体非晶合金具有高非晶形成能力和优异软磁性能,适合于作为一款优异的磁性元器件材料使用。     

Fe-Co-Zr-W-B块状非晶合金热稳定性的研究

采用工业纯原料和水冷铜型真空吸铸法研制了直径2 mm的Fe61Co10Zr5W4B20,Fe63Co10Zr5W2B20,Fe63Co10Zr5W4B18三种铁基块状合金,采用X射线衍射法、差示扫描量热法研究了合金的结构和热稳定性,探讨了它们的非晶形成能力。试验结果表明:以上3种合金中,前两种成分的合金几乎均由非晶相组成,第一种合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为542℃和617℃,过冷液相区宽度ΔTx达到了75 K;第二种合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为521℃和611℃,过冷液相区宽度ΔTx高达90 K,两种铁基非晶合金(特别是第二种合金)具有高的热稳定性和大的非晶形成能力(GFA)。第三种合金由非晶和少量α-Fe晶体组成。     

Fe_(77)Co_4Zr_9B_(10)合金的热稳定性、微观结构和磁性能研究

采用单辊快淬法制备Fe77Co4Zr9B10非晶合金,在不同温度下对该合金进行热处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及振动样品磁强计(VSM)等手段对Fe77Co4Zr9B10合金薄带的晶化行为、微观结构和磁性能进行研究。结果表明:Fe77Co4Zr9B10非晶合金的晶化峰值温度Tp的晶化激活能Ep为525.19 k J/mol。Fe77Co4Zr9B10非晶合金在晶化初期,观察到α-Fe和α-Mn型晶化物析出;943 K退火,α-Mn型晶化物消失。Fe77Co4Zr9B10合金在晶化初期,α-Mn型晶化物的析出导致矫顽力(Hc)恶化;在943K退火后,Hc的下降与α-Mn型晶化物的消失和α-Fe相体积分数的增加有关。     

铁基块体非晶合金的制备及其晶化动力学

采用工业用原材料在铜模吸铸条件下制备了直径为2 mm的Fe50Co7Ni13Zr10B20块体非晶合金.利用X射线衍射仪(XRD)、差分扫描量热计(DSC)对铸态样品的结构、非晶合金的热稳定性、晶化动力学行为进行了研究.该合金的玻璃转变温度Tg、初始晶化温度Tx1、过冷液相区△Tx1约化玻璃转变温度Trg分别为804 K、875 K、71 K和0.59.采用连续加热方法对其晶化动力学进行了研究,得到其玻璃转变激活能和晶化峰激活能分别为339.2 kJ/mol和326.4 kJ/mol,表明合金具有强的热稳定性.由VFT方程拟合获得该非晶合金的脆性参数m为23.     

Nb添加对Zr_(50.5-x)Al_9Ni_(4.05)Cu_(36.45)Nb_x非晶合金热稳定性及力学性能的影响

采用铜模铸造法,制备了直径为2 mm的Zr50.5-xAl9Ni4.05Cu36.45Nbx(x=0,1,2,4,摩尔分数,%)完全非晶棒材。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热计(DSC)和力学性能试验机对合金的相组成、结构、热物性参数和力学性能进行研究。结果表明:添加Nb对所研究合金的玻璃转变温度Tg影响不大,但提高了晶化温度Tx和过冷液相区ΔTx;当x=4时,合金具有最高的玻璃转变温度Tx=773.4 K和最大过冷液相区ΔTx=68.1 K。依据耐温和热塑性成形要求,非晶合金的热稳定性可用玻璃转变温度Tx和过冷液相区ΔTx来分别表示。随着合金中Nb添加量的增加,非晶合金的双重热稳定性提高。非晶合金的断裂强度随着Nb添加量的增加先减小后增加,当x=4时,合金的最高断裂强度为2032 MPa。     

放电等离子烧结合成晶化相增强的块状Ti66Nb18Cu6.4Ni6.1Al3.5细晶复合材料

基于改进的非晶形成合金体系,选取Ti66Nb18Cu6.4Ni6.1Al3.5合金为研究对象,通过放电等离子烧结机械合金化制备的非晶合金粉末,结合非晶晶化法,合成以高Nb含量的晶化β-Ti(Nb)延性相为基体的块状细晶复合材料.利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和万能材料试验机等手段对合成的非晶合金粉末和细晶复合材料进行表征分析.结果表明球磨60h后,初始混合粉末绝大部分转变成了非晶相,其玻璃转变温度、晶化温度、晶化峰值温度和熔化温度分别为750K、830K、847K和1422K,表明Nb含量的增加显著提高合金体系的热稳定性.另外,合成的块状钛基细晶复合材料的显微结构为β-Ti延性相包围(Cu,Ni)-Ti2相,其相区尺寸均大于1μm.当升温速率为167K/min、烧结温度为1373K时,合成的复合材料密度、屈服强度、断裂强度和断裂应变分别为5.64g/cm3、1705.8MPa、2126.4MPa和5.4%.     

Sn对ZrTiNiCuAl非晶合金玻璃形成能力的影响

研究了固溶元素Sn掺杂对Zr52.5Ti5Ni14.6Cu17.9Al10非晶合金玻璃形成能力（GFA）的影响，结果发现，掺杂不同含量的Sn会使玻璃化温度Tg,晶化温度Tx不同程度地向高温移动，但对合金熔化温度Tm温度不大。当Sn的摩尔分数为1．86％时，合金玻璃化温度Tg提高了17℃，晶化温度Tx提高了36℃，从而使△Tx提高了19℃，玻璃化温度与合金熔点温度的比值Trg由0.63提高到0.65分析了Sn元素对Tg,Tx及玻璃形成能力的影响。     

喷射成形La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金的晶化行为

研究了喷射成形和铜模吸铸法制备的La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金的晶化行为。结果表明,两种工艺制备的非晶合金晶化过程都为三级晶化,晶化的顺序为:非晶→非晶+La→非晶+La+Al3La→非晶+La+Al3La+富Cu和Ni的未知相。结合晶化动力学计算和退火晶化实验结果表明,低温(<503K)时,喷射成形La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金的热稳定性优于铜模吸铸La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金,高温(>553K)时结果相反。     

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶合金的晶化动力学

用差热分析(DTA)结合X射线衍射(XRD),研究了Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶合金的晶化动力学。结果表明:温度在0～700℃范围内,该合金的晶化相为α-Fe和Fe_2B;α-Fe相晶化表观激活能为452.39kJ/mol,Fe_2B相的晶化表观激活能395.23kJ/mol;两相在晶化初期激活能最小,随晶化量X_c的增加而迅速增大,在α-Fe的体积分数为30％～80％,Fe_2B的体积分数为40％～80％时,呈现极大值。     

非晶合金Fe_(80-x)Cu_xSi_5B_(15)和(Fe_(1-y)Co_y)_(82)Cu_(0.4)Si_(4.4)B_(13.2)的晶化行为

用X射线衍射、吸收和内转换电子发射Mossbauer谱技术,研究了Fe_(80-x)Cu_xSi_5B_(15)和(Fe_(1-y)Co_y)_(82)Cu_(0.4)Si_(4.4)B_(13.2)两系列非晶合金的晶化行为.单辊急冷法制备的非晶带,晶化首先从贴辊面开始,晶化产物为α-Fe相.在Fe_(80)Si_5B_(15)非晶合金中以少量Cu替代Fe可以提高晶化温度.我们的结果表明,过渡金属的含量超过80at.-%,如增加到82at.-%,晶化温度就明显降低.所研究两系列含Si的铁基非晶合金在400—450℃范围内退火2h,都出现α-Fe,Fe_3B和Fe_2B三种晶态相共存状态.退火温度再升高,亚稳相Fe_3B逐渐转变为Fe_2B和α-Fe.     

退火对(Nd,Pr)_(12.8)Dy_(0.2)Fe_(77.4)Co_(4.0)B_(5.6)快淬薄带晶化行为的影响

采用高真空高纯氩DSC测量了(Nd,Pr)12.8Dy0.2Fe77.4Co4.0B5.6非晶快淬薄带以及不同温度退火薄带的连续加热曲线,计算了晶化激活能、频率因子、晶化体积分数、晶化速率,研究了预退火前后薄带的晶化动力学和晶化过程。结果表明(Nd,Pr)12.8Dy0.2Fe77.4Co4.0B5.6快淬薄带在30 K/min加热速度时DSC曲线起始晶化温度865.8 K、峰值晶化温度877.2 K、晶化结束温度901.7 K,居里温度转折点581.2 K,富稀土相的初始熔化点1003.6 K。在高于峰值晶化温度或晶化结束温度退火10 min的薄带非晶完全晶化,居里温度处形成吸热峰,而低于803.0 K退火处理的薄带以及快淬薄带在相近温度处只有DSC转折点。相对于快淬薄带直接晶化的特征,在低于起始晶化温度的693.0~743.0 K退火处理的薄带晶化峰形相近;803.0 K退火处理后薄带的晶化峰的温度范围增宽:在10~40 K/min相同加热速度下其起始晶化温度均降低1.4%,晶化结束温度在加热速度20~40 K/min时达到、甚至高于快淬薄带直接晶化结束温度;在低于快淬薄带直接晶化的峰值晶化温度之前存在一个具有相同晶化速率的临界温度,在低于该临界温度时,退火薄带比快淬薄带具有较高的晶化速率、更不稳定;而在高于该临界温度,退火薄带比快淬薄带具有较低的晶化速率。