Fe-Y-B基塊體非晶合金的制備、性能與結(jié)構(gòu).pdf

1、由于具有低廉的價(jià)格、高機(jī)械性能、優(yōu)異軟磁性能和強(qiáng)耐腐蝕性能，F(xiàn)e基非晶合金備受人們關(guān)注。然而，壓縮斷裂時(shí)粉碎性的破壞方式以及鐵磁性非晶合金較低的玻璃形成能力，限制了Fe基非晶合金的工業(yè)應(yīng)用。因此，開發(fā)兼?zhèn)鋬?yōu)異玻璃形成能力和優(yōu)良軟磁性能的Fe基非晶合金體系具有十分重要的意義。 本文在Fe72Y6B22三元非晶合金的基礎(chǔ)上，開發(fā)了Fe-M-Y-B(M=Si、Ti、zr、Cr、Al、Co、Ni、W、Mo、Nb)四元塊體非晶合金體系。通

2、過微量添加4at.％的Me(Me=W、Mo、Nb)替代Fe，將非晶臨界尺寸從2mm提高到4mm或5mm。進(jìn)一步分析表明：W、Mo和Nb的添加，優(yōu)化了合金體系內(nèi)組成元素的原子半徑分布，可能形成強(qiáng)化的骨架結(jié)構(gòu)，提高過冷液相的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致了玻璃形成能力的增強(qiáng)。新開發(fā)的Fe-Me-Y-B(Me=W、Mo、Nb)四元鐵基塊體非晶合金，同時(shí)具備了優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的軟磁性能。比如：Fe68W4Y6B22非晶合金的斷裂強(qiáng)度達(dá)到4011MPa，矯

3、頑力為1.6A/m，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.77T。 其次，在Fe68Mo4Y6B22合金成分的基礎(chǔ)上，開發(fā)了Fe-Mo-Y-B-M(M=Co、Ni、Ti、zr、Er、Dy、Cr)五元塊體非晶合金體系。實(shí)驗(yàn)表明：Co、Ni、Ti、zr、Er和Dy等元素的添加在不同程度上都降低了合金的玻璃形成能力，而微量添加1at.％Cr取代Y，可適當(dāng)提高合金的玻璃形成能力，通過銅模鑄造法成功制備出直徑6mm、成分為Fe68Mo4Y5Cr1B22的完

4、全非晶棒。同時(shí)，微量Cr的添加也提高了非晶合金在3％NaCl和0.5MNa2SO4溶液中的耐腐蝕性能。 此外，結(jié)合差示掃描量熱分析(DSC)和擴(kuò)展x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(Extendedx-rayabsorptionfinestructure)分析，仔細(xì)闡明了Fe-Mo-Y-B非晶合金奇異玻璃轉(zhuǎn)變行為的微觀機(jī)理。金屬元素(Mo、Y和Fe)和類金屬元素(B)之間強(qiáng)烈的相互作用，以及Mo和Y之間存在的相斥作用，共同導(dǎo)致了化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu)

5、的形成。過冷液相區(qū)內(nèi)的奇異拐點(diǎn)可能是正常玻璃轉(zhuǎn)變的吸熱反應(yīng)與化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu)進(jìn)一步演化的放熱反應(yīng)疊加的結(jié)果。 利用EXAFS擬合技術(shù)，從原子結(jié)構(gòu)的角度探討了Y微量添加對玻璃形成能力的影響。結(jié)果表明：在Fe-Y-B三元合金中，大原子半徑元素Y傾向于進(jìn)入復(fù)雜晶體相Fe23B6中的8c位置，抑制了Fe3B等簡單晶相的析出。當(dāng)Y含量接近Fe23B6相中所能提供8c位的最大值時(shí)，過多的內(nèi)應(yīng)力和品格畸變導(dǎo)致了Fe23B6競爭晶體相失穩(wěn)，增加