鈷基非晶合金的晶化行為及玻璃形成能力研究.pdf

1、以X-射線衍射、差示掃描量熱分析(DSC)、掃描電鏡及振動樣品磁強計等為主要研究手段，以Co43Fe20Ta5.5B31.5非晶合金為對象，首次系統(tǒng)研究了該合金在不同條件下的晶化行為、等溫退火對玻璃轉(zhuǎn)變和晶化的影響以及晶化對磁性能的影響。然后，又以Co43Fe20Ta5.5B31.5、Co48Cr15Mo14C15B6Er2和Co74.4B25.6為對象，首次系統(tǒng)研究了熔體冷速或制備工藝對它們的晶化行為及磁性能的影響。此外，對目前已有的

2、合金玻璃形成能力判據(jù)進行了詳細研究，新提出了一個能更好地表征合金玻璃形成能力的判據(jù)。最后研究了稀土元素Y的微量添加對Co43Fe20Ta5.5B31.5合金的玻璃形成能力的影響，開發(fā)出玻璃形成能力更強的新型(Co43Fe20Ta5.5B31.5)97Y3塊體非晶合金。以上研究發(fā)現(xiàn)： 升溫速度對Co43Fe20Ta5.5B31.5非晶合金的非等溫晶化激活能存在顯著影響，其晶化過程可以分成前后2個階段。前一階段符合形核與核長大模型；

3、后一階段符合晶粒正常長大模型。這兩個階段在整個晶化過程中所占的比重與升溫速度有關(guān)，但是，非等溫晶化的大部分階段是靠晶粒的正常長大來完成的。等溫晶化溫度對Co43Fe20Ta5.5B31.5非晶合金的形核與核長大行為有顯著影響。隨著溫度的升高，晶核長大由受擴散控制轉(zhuǎn)變?yōu)槭芙缑婵刂啤＞钟蚓Щせ钅苡嬎惚砻鞣堑葴鼐Щ枇υ絹碓叫?，而等溫晶化阻力越來越大?在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近進行退火處理可使Co43Fe20Ta5.5B31.5非晶合金產(chǎn)

4、生結(jié)構(gòu)弛豫。結(jié)構(gòu)弛豫對合金的晶化動力學(xué)效應(yīng)沒有顯著影響，但可以減弱玻璃轉(zhuǎn)變的動力學(xué)效應(yīng)。另外，結(jié)構(gòu)弛豫會阻滯合金發(fā)生玻璃轉(zhuǎn)變，但對晶化的影響卻具有雙重性，即有促進的一面，又有阻滯的一面。 晶化對Co43Fe20Ta5.5B31.5非晶合金的磁性能存在顯著影響。在928K等溫條件下，飽和磁感應(yīng)強度Ms和矯頑力Hc都隨保溫時間的延長而增大。但是，保溫時間小于30min時，Ms和Hc的變化幅度很小。當(dāng)保溫時間達到30min時，二者突然

5、增高。保溫時間大于30min之后，Ms的變化不大而Hc有明顯的增高。在非等溫晶化條件下，晶化試樣的Ms和Hc也都比制備態(tài)試樣大許多。就不同終止溫度來說，Ms隨終止溫度的提高而單調(diào)增大，但增加幅度很小。Hc隨著晶化終止溫度的提高而變化的幅度較大，并且變化是非單調(diào)的。當(dāng)晶化終止溫度位于第一個晶化峰溫度范圍內(nèi)時，Hc隨晶化溫度而提高，當(dāng)晶化終止溫度高于第二個晶化峰結(jié)束溫度時，矯頑力又急劇下降。 熔體冷速影響Co基非晶合金內(nèi)部短程序原子

6、團簇的大小，并且這種影響可以在合金的等溫晶化動力學(xué)及磁性能方面得到充分體現(xiàn)。對于冷速相差不大的Co43Fe20Ta5.5B31.5非晶條帶來說，冷速對合金的非等溫晶化動力學(xué)及晶化產(chǎn)物沒有影響，但對其等溫晶化動力學(xué)存在少許影響。主要表現(xiàn)在冷速改變形核速率隨時間增加的晶化階段占整個晶化過程的比例。磁滯回線的測量表明，非晶條帶的飽和磁感應(yīng)強度和矯頑力都隨冷速降低而增大。對于冷速相差較大的Co48Cr15Mo14C15B6Er2非晶條帶和圓棒來

7、說，冷速對合金的非等溫和等溫晶化動力學(xué)都有顯著影響。對非等溫晶化來說，隨著冷速降低，試樣的玻璃轉(zhuǎn)變溫度下降，玻璃轉(zhuǎn)變激活能減小。雖然晶化峰值溫度不受冷速的影響，但是晶化激活能同樣隨冷速降低而降低。對等溫晶化來說，雖然不同冷速條件下制備的試樣都表現(xiàn)出擴散控制的晶核三維長大過程，但是形核速率與冷速有關(guān)。冷速越快，形核速率越低，同時晶化孕育時間越短。熔體冷速對Co48Cr15Mo14C15B6Er2非晶合金的磁性能影響很大。冷速高時，合金表現(xiàn)

8、出順磁性；冷速低時，合金表現(xiàn)出鐵磁性。飽和磁感應(yīng)強度隨冷速的降低而增大。制備工藝對Co-B二元非晶的晶化和析出相存在顯著影響。雖然甩帶法制備的非晶條帶和化學(xué)還原法制備的非晶態(tài)粉末成分十分相近，但在晶化產(chǎn)物方面卻相差很大。對于同樣用化學(xué)還原法制備的成分幾乎相同的非晶態(tài)粉末來說，由于具體的制備條件不同，它們在晶化行為方面也表現(xiàn)很大的差異。 向Co43Fe20Ta5.5B31.5合金中添加微量的稀土元素Y可以增大其玻璃形成能力。新型塊