基于团簇线判据的Fe基块体非晶合金成分设计

摘要

块体非晶合金(BMG)因其优异的性能及在日常生活中的广泛应用，引起人们的广泛关注。在这些BMG中，铁基非晶合金因其低廉的成本已及优异的磁性能，正逐渐成为研究的焦点。本文通过对大量的铁基合金的研究，发现了一系列新的铁基BMG。 在以前的工作中，我们利用团簇线判据成功地发现了许多新体系的块体非晶合金。本论文依然以团簇线判据作为的主要研究方法。本文选取的团簇分为“附半八面的三棱柱、附半八面的阿基米德反棱柱和二十面体三种构型。这些类型的团簇都是利于非晶形成的密堆团簇：团簇越密堆，越能够阻止晶体的周期性结构生长，从而增强非晶相的稳定性。同时，加入少量其它元素，即微合金化也能够阻止原子扩散从而抑制晶体相的形成。 分别以Fe-Si-B，(Fe50Co50)-Si-B，和Fe-Y-B三种不同的铁基三元体系作为基础体系。在这些体系中，以二元共晶团簇作为团簇线的起点：在Fe-Si-B和(Fe50Co50)-Si-B体系中，选用Fe8B3，Fe8B2，Fe83B17，Fe9B和Fe9Si3，Fe6Si，Fe5Si团簇：同时在Fe-Y-B体系中选用Fe8B，Fe83B17，Fe8B2，Fe8B3，和Fe12Y团簇。在三元相图中，每一种团簇与第三组元连接构成一条团簇线。取团簇线的交点处的成分作为基础成分，在这个基础成分上，微量添加不同种类的元素Nb，Zr，Y和Ti，主要范围大约在1-4﹪。 以上设计的样品经非自耗电弧炉熔炼均匀后进行铜模吸铸，制得直径为3mm的合金棒。用X-射线衍射检测合金的结构，然后使用差示扫描量热仪(DSC)测量非晶合金的热力学参数。结果表明，在Fe-Y-B体系中加入少量的Nb、Zr可以获得块体非晶合金：在(Fe50Co50)-Si-B体系中，在Fe8B2和Fe9Si团簇线的交点成分添加少量的Nb可以得到块体非晶合金，而所有其它的样品均表现出晶体的性质。DSC的数据证明(Fe-Y-B)-Nb-Zr合金有很好的热力学参数。最后通过磁性测定表明Fe-Y-B-Nb-Zr块体非晶合金具有很好的硬磁性。

目录

文摘

英文文摘

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1.前言

1.1非晶态材料的制备

1.2非晶态材料的性质和使用

2.文献综述

2.1非晶研究概览

2.2(Fe-Co)基非晶态合金

2.3 Fe-Y-B基合金

2.4 Fe-Si-B基合金

2.5微合金化研究

2.6团簇线判据

3.选题依据

4.实验方法

4.1成分设计

4.1.1 Fe-Y-B体系

4.1.2 Fe-Si-B和(Fe50Co50)-Si-B体系

4.2样品的制备，测试和分析

5.结果和讨论

5.1硼的添加和损失

5.2 Fe-Y-B基合金

5.3 Fe-Si-B和(Fe50Co50)-Si-B基合金

结论

补充说明

参考文献

附录A-固定器样本

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢