强磁场对稀土基和铁基非晶合金晶化过程的影响

摘要

非晶合金由于其独特的物理、化学和力学性能而受到了材料和物理学家的广泛关注，其晶化过程及机制的研究无论在非平衡形核理论还是在实际应用上都有十分重要的意义，另外，强磁场作为一种极端实验条件，会影响非晶合金的晶化过程。因此，本文以稀土基和铁基非晶合金为研究对象，利用强磁场等温退火、差热扫描量热仪(DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等手段，结合DSC分析方法，主要研究了非晶合金的晶化动力学和强磁场对非晶晶化过程的影响。
　　通过变温DSC技术研究了Nd55Al25Co20非晶合金的在连续加热过程中的晶化动力学。研究结果显示:非晶合金的各个特征温度具有明显的动力学效应，在实验所用的升温速率下(5～80K/min)，利用Kissinger方程、Lasocka方程、Augis-Bennet方程、Ozawa方程以及VFT方程对非晶合金的特征温度进行了分析，发现这五个方程均能很好地描述非晶合金的特征温度与升温速率的关系;由Kissinger方程得到的非晶合金在玻璃转变过程和晶化过程的表观激活能要小于Augis-Bennet和Ozawa方程的计算结果。利用VFT方程绘制了Nd55Al25Co20非晶合金的连续加热相变图。
　　根据Doyle-Ozawa方法计算得出Nd55Al25Co20非晶合金晶化体积分数与表观晶化激活能之间的关系。结果显示随着晶化体积分数的变化，Nd55Al25Co20非晶合金的晶化激活能变化不大。最后得到了Nd55Al25Co20非晶合金的晶化机制图，并利用描述固态转变形核和长大过程的Johnson-Mehl-Avrami方程和Normal Grain Growth方程对实验数据进行了拟合分析。
　　利用XRD、等温DSC分析技术和TEM研究了强磁场对Nd55Al25Co20和Gd55Al25Co20非金合金晶化过程的影响。研究结果表明:在实验所选的条件下，磁场促进了平行磁场方向放置的Nd55Al25Co20非晶合金样品的晶化相fcc-Nd的析出，而且磁场还降低了其晶化激活能，促进了其形核过程;对Gd55Al25Co20非晶合金，磁场促进了平行磁场方向放置的样品的晶化相fcc-Gd的析出，从而促进了晶化。
　　利用XRD和VSM研究了稳恒磁场和梯度磁场对(Fe0.36Co0.36B0.192Si0.048Nb0.04)100-xCux(x=0，0.5，1)非晶合金晶化过程和磁性能的影响。研究结果表明:在所研究的条件下，稳恒强磁场对于(Fe0.36Co0.36B0.192Si0.048Nb0.04)99.5Cu0.5和(Fe0.36Co0.36B0.192Si0.048Nb0.04)99Cu晶化过程的影响不大;对于平行于磁场方向的Fe36Co36B19.2Si4.8Nb4非晶合金样品，稳恒强磁场促进了α-(Fe，Co，Si)相在(200)面上的析出，而垂直磁场方向，稳恒强磁场则抑制α-(Fe，Co，Si)相在(200)面上的析出。稳恒磁场对于Fe36Co36B19.2Si4.8Nb4非晶合金样品的磁性能影响不大，磁场能够略微提到其矫顽力和磁饱和强度;梯度强磁场抑制了Fe36Co36B19.2Si4.8Nb4非晶合金晶化相α-(Fe，Co，Si)相在(200)面上的析出，对其磁性能影响不大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 非晶合金的概述

1．1．1 非晶态合金的概念

1．1．2 非晶态合金的研究进展

1．2 稀土基非晶合金的研究进展

1．3 铁基非晶合金的研究进展

1．4 非晶合金的晶化

1．5 强磁场在材料科学研究中的应用

1．5．1 强磁场下非晶合金晶化的研究现状

1．5．2 梯度磁场的应用

1．5．3 强磁场面临的问题和发展的方向

1．6 本课题研究的主要内容和意义

第2章 实验设备及研究方法

2．1 实验方案

2．1．1 稀土基非晶合金的晶化动力学和晶化机制以及强磁场下晶化行为研究

2．1．2 铁基非晶合金的磁场下晶化行为研究

2．2 实验设备及检测方法

2．2．1 样品制备

2．2．2 强磁场热处理

2．2．3 检测设备

第3章 常规条件下Nd55Al25Co20非晶态合金的晶化动力学研究

3．1 引言

3．2 Nd55Al25Co20非晶合金的XRD分析

3．3 Nd55Al25Co20非晶合金的变温DSC分析

3．4 Nd55Al25Co20非晶合金特征温度和升温速率的关系

3．4．1 Kissinger方程拟合

3．4．2 Ozawa方程拟合

3．4．3 Augis-Bennet方程拟合

3．4．4 Lasocka方程拟合

3．4．5 VFT方程拟合

3．5 连续加热相变图(CHT)

3．6 Nd55Al25Co20非晶合金的晶化激活能和晶化体积分数的关系

3．7 Nd55Al25Co20非晶合金的晶化机制研究

3．8 本章小结

第4章 强磁场下稀土基非晶合金的晶化行为研究

4．1 引言

4．2 强磁场下Nd55Al25Co20非晶合金的晶化行为

4．2．1 强磁场下Nd55Al25Co20非晶合金XRD分析

4．2．2 强磁场下Nd55Al25Co20非晶合金TEM分析

4．3 强磁场下Nd55Al25Co20的等温晶化动力学

4．4 强磁场下Gd55Al25Co20的晶化行为

4．5 强磁场对稀土基非晶合金晶化行为影响的讨论

4．6 本章小结

第5章 强磁场下铁基非晶合金的晶化行为研究

5．1 引言

5．2 稳恒强磁场T(Fe0．36Co0．36B0．192Si0．048Nb0．04)100-xCux非晶合金的晶化行为

5．2．1 (Fe0．36Co0．36B0．192Si0．048Nb0．04)100-xCux非晶合金XRD和DSC分析

5．2．2 稳恒强磁场下退火后的(Fe0．36Co0．36B0．192Si0．048Nb0．04)100-xCux非晶合金的XRD分析

5．3 梯度强磁场下Fe36Co36B19．2Si4．8Nb4非晶合金的晶化行为

5．4 强磁场对非晶晶化样品的磁性能的影响

5．4．1 材料的磁滞回线

5．4．2 稳恒强磁场下Fe36Co36B19．2Si4．8Nb4非晶合金磁滞回线分析

5．4．3 梯度强磁场下Fe36Co36B19．2Si4．8Nb4非晶合金磁滞回线分析

5．5 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

个人简历