Co含量对低纯Fe-B原料制备的铁基非晶合金形成能力及性能的影响

摘要

本文利用真空非自耗电弧炉熔炼合金，结合铜模铸造技术以低纯FeB原料制备铁基大块非晶合金。在大量调研的基础上选定FeB基铁基非晶合金体系中比较经典的Fe-B-Y-Nb体系作为研究对象，系统研究了Co元素的添加对该体系铁基大块非晶合金的形成能力、力学性能、软磁性能及耐腐蚀性能的影响。
　　通过EDS测试手段对Co元素的添加量进行了鉴定，确定了Co元素的添加是成功的。实验结果显示，虽然使用的低纯原料影响了该体系的非晶形成能力，但通过成分微调还是保证了其良好的非晶形成能力。而适量Co元素的添加对提升其非晶形成能力起到了积极作用，使得该体系铁基非晶合金的临界尺寸达到了4mm。在热力学测试方面，Co元素的含量在3at％时，经典的热力学判据包括过冷液相区宽度ΔTx，约化玻璃转变温度Trg，参数γ在这个成分点时都表现出最优的非晶形成能力，说明了上述这些经验参数作为非晶合金形成能力的判据适用于该体系铁基非晶合金更加证明了其广泛适用性。而在力学性能方面，随着Co元素含量的增加，Fe68-xCoxB23Y5Nb4(x=0，0.5，1，3，5，7，10)合金的硬度呈现出先增加后减少的趋势，而合金的整体硬度都在1000Hv之上，在Co元素含量为3at％时合金硬度达到峰值，Fe68-xCoxB23Y5Nb4(x=0，0.5，3，5)四种成分铁基非晶合金的屈服强度在逐步增加，说明了在该体系非晶合金上，适量Co元素的添加对其力学性能的提升有着积极作用。除此之外，Co元素的添加还能够很好地改善Fe68-xCoxB23Y5Nb4(x=0，0.5，1，3，5，7，10)体系铁基块体非晶合金软磁性能，降低合金的矫顽力，提升合金的饱和磁化强度。在耐腐蚀性能方面，当Co元素含量增加到7at％时，合金的自腐蚀电流密度(Icorr)为6.55×10-6 A/cm2，自腐蚀点位（Ecorr）为-0.95 V vs.SCE，Co元素含量在3at％～7at％范围内时，该体系非晶合金的耐腐蚀性能表现优越，说明了适量Co元素的添加对于该体系铁基块体非晶合金的耐腐蚀性能有着良好的促进作用。
　　有相关研究就表明，正是由于非晶态合金相较于传统的晶态合金，在显微结构上更加的均匀，无晶界缺陷、位错、夹杂、弥散的第二相或其它物理缺陷，使得铁基大块非晶合金在力学性能、软磁性能和耐腐蚀性能有着相对优异的表现。本文也通过了Co元素的添加优化该体系铁基非晶合金的性能，并在一定程度上降低了其制备成本。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 非晶合金的发展历史及现状

1．2 非晶合金的性能及应用展望

1．2．1 力学性能

1．2．2 过冷液相区内的超塑性性能

1．2．3 软磁性能

1．2．4 耐腐蚀性能

1．3 非晶合金的形成理论

1．3．1 非晶合金的形成

1．3．2 非晶合金形成的动力学影响因素

1．3．3 非晶合金形成的热力学影响因素

1．4 合金体系的非晶形成能力及判据

1．5 铁基大块非晶合金的发展现状

1．6．1 溶剂包覆法

1．6．2 水淬法

1．6．3 电弧熔炼吸铸法

1．6．4 压铸法

1．7．1 本文的研究内容

1．7．2 本文的研究意义

第二章 实验原理、方法和过程

2．1 实验内容概要

2．2 实验过程及原理

2．2．1 铁基非晶合金样品的制备

2．2．2 X射线衍射分析测试

2．2．3 热力学性能测试

2．2．4 硬度测试

2．2．5 室温压缩力学测试

2．2．6 软磁性能测试

2．2．7 电化学腐蚀测试

第三章 Co添加对Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系GFA的影响

3．1 引言

3．2 合金的成分设计

3．4 Co元素的添加对Fe-B-Y-Nb体系非晶形成能力的影响

3．5 本章小结

第四章 Co添加对Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系热力学参数的影响

4．1 引言

4．2 Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系的热力学参数

4．3 本章小结

第五章 Co添加对Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系力学性能的影响

5．1 引言

5．2 Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系非晶合金的硬度

5．3 Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系非晶合金的室温压缩强度

5．4 本章小结

第六章 Co添加对Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系磁学及耐蚀性能的影响

6．1 引言

6．2 Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系非晶合金的软磁性能

6．3 Fe68-xCoxB23Y5Nb4体系非晶合金的耐腐蚀性能

6．4 本章小结

第七章 全文总结与展望

7．1 本文的主要实验内容

7．2 主要结果与结论

7．3 存在的问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况