晶化对铁基块体非晶合金磁学性能、内耗和导热性能的影响

摘要

本论文采用真空电弧熔炼的方法制备出了 Fe45Cr15Mo14C15B6Y2Ni3块体非晶合金。根据差示扫描量热（DSC）分析所测得的热学特征参数，将该铁基块体非晶合金分别进行不同工艺条件下的热处理，获得不同的晶化相。利用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）分析该块体非晶合金在不同热处理工艺下的微观结构；再通过物理性能测量系统（PPMS）、多功能内耗仪和激光闪射热导仪，分别对该块体非晶合金在不同晶化程度下磁学性能、内耗以及导热性能进行了研究。 根据测试结果可知，在发生少部分晶化的BMG2中，其相组成为少量的(Fe, Cr)23(C, B)6晶体相和大量的非晶相；在发生大部分晶化的BMG3中，其相组成为大量(Fe, Cr)23(C, B)6晶体相，少量的Fe3Mo3C晶体相以及少量的残余非晶相。在发生完全晶化的BMG4中，其相组成为大量的(Fe, Cr)23(C, B)6和Fe3Mo3C纳米晶。根据热磁曲线，等温磁化曲线以及磁熵变曲线的结果表明，未经过热处理的BMG1，其居里点为80 K，且在80 K到400 K温度范围内表现出超顺磁态，磁熵值很低；具有最多相组成的 BMG3，其居里点温度为95 K，相对最高，综合磁性能最优异，磁熵值最高且在居里点处出现极值，而BMG2的居里点为86K，其各项磁性能介于BMG1和BMG3之间；发生完全晶化的BMG4，其磁性从60K到400K温度范围内的磁性能最稳定，但与BMG3相比，由于残余非晶相的消失，饱和磁化强度的磁熵值大幅度下降至最低，居里点也降回至80 K。 通过对 BMG1的内耗随温度和频率变化的测试发现，该块体非晶合金在低温弹性阶段具有β弛豫，中温超塑性阶段具有α弛豫，高温为晶化阶段。通过对该块体非晶合金及其纳米晶合金的内耗和导热性能研究发现，完全非晶态的BMG1，由于未发生任何弛豫和晶化，原子排列的无序性最大，导热性能最低。发生了不同程度的自由体积湮灭，弛豫和部分晶化的BMG2，BMG3，其导热性能相对于 BMG1逐渐增强。从高分辨 TEM观察中可知，(Fe, Cr)23(C, B)6和Fe3Mo3C纳米晶析出，逐步形成了原子的中程有序结构，为电子的热传导提供了更长的自由程。发生完全晶化的BMG4，从其TEM明场像中可以观察到，大量粒径更大(Fe, Cr)23(C, B)6和Fe3Mo3C纳米晶紧密排列，导致相互连通，显著延长了电子的自由程，因此相比BMG3，其热导率显著增强。

目录

第1章 绪论

1.1 非晶合金的研究及其发展

1.2 非晶合金的制备方法

1.3 铁基非晶合金的性能研究概况

1.4 非晶合金的内耗

1.5 本论文的研究内容和选题意义

第2章 实验材料的制备和性能表征

2.1 实验材料的制备

2.2 性能表征

第3章 不同晶化相对Fe基块体非晶合金居里点和磁热效应的影响

3.1 引言

3.2 铁基块体非晶合金析出相的调控

3.3 铁基块体非晶合金在不同晶化程度下的居里温度

3.4 铁基块体非晶合金在不同晶化程度下的磁热效应

3.5 本章小结

第4章 FeCrMoCBYNi非晶合金、纳米晶的内耗和导热性能

4.1 引言

4.2 铸态下铁基块体非晶合金的内耗

4.3 晶化对铁基块体非晶合金内耗的影响

4.4 晶化对铁基块体非晶合金导热性能的影响

4.5 本章小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

声明