鐵基非晶合金的制備及性能的研究.pdf

1、鐵基非晶合金具有較高的強(qiáng)度，較強(qiáng)的耐蝕性能和良好的軟磁性能，尤其是鐵資源的豐富和制備成本較低而引起眾多研究者們的廣泛關(guān)注。本文通過(guò)電弧熔煉銅模鑄造工藝和單輥熔體急冷工藝制備出不同組分的Fe基大塊非晶合金和條帶非晶合金，并對(duì)其微觀機(jī)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。
　　本文選擇了迄今為止形成能力最大的Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2鐵基塊體非晶合金和具有優(yōu)異的高溫軟磁性能的HITPERM型軟磁合金Fe(Co)-M-B-Cu（M=Nb

2、、Zr、Hf等）作為實(shí)驗(yàn)樣品，通過(guò)銅模鑄造法和熔體急冷法制備出了直徑分別為5 mm和3 mm的鐵基非晶合金棒及HITPERM型非晶合金帶材。通過(guò)X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和穆斯堡爾譜(MS)等測(cè)試手段來(lái)確定其非晶態(tài)結(jié)構(gòu);通過(guò)差熱分析(DTA)、電化學(xué)測(cè)試、摩擦磨損測(cè)試、硬度測(cè)試和磁性測(cè)試來(lái)考察塊體和薄帶非晶合金的性能，并利用掃描電鏡(SEM)來(lái)觀察樣品的表面形貌。本文的研究結(jié)果如下：
　　(1)首先采用銅模鑄造法和熔

3、體急冷法分別制備出了直徑為5 mm和3mm的Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2塊體非晶合金和Fe(Co)-M-B-Cu(M=Nb、Zr、Hf等)薄帶非晶合金。并通過(guò)XRD、TEM進(jìn)行表征，結(jié)果表明本實(shí)驗(yàn)所采用的樣品均為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。
　　(2)對(duì)于塊體非晶合金，借助于電化學(xué)測(cè)試和摩擦磨損測(cè)試研究了相應(yīng)的耐腐蝕性能和摩擦磨損性能。結(jié)果表明:在1 mol/L HCl，1 mol/L HNO3，1mol/L NaOH和3.5％

4、NaCl四種不同的酸堿鹽溶液中Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2塊體非晶合金都具有良好的耐腐蝕性能。相對(duì)比較，樣品在鹽溶液中的耐腐蝕性能最好，酸溶液中居中，堿溶液中最差。對(duì)于同一種溶液，隨著溶液濃度的增大，非晶合金耐腐蝕性能下降。將非晶合金和不銹鋼的耐腐蝕性能做以比較發(fā)現(xiàn)，鹽溶液和酸溶液中非晶合金的耐腐蝕性能優(yōu)于不銹鋼，堿溶液中非晶合金耐腐蝕性能比不銹鋼稍差。
　　(3)室溫下的摩擦磨損性能測(cè)試表明，塊體非晶合金表現(xiàn)出了

5、較好的耐磨性能。載荷對(duì)于鐵基非晶合金的摩擦磨損的影響存在臨界值。比較鐵基非晶合金和不銹鋼的耐磨性能發(fā)現(xiàn)二者耐磨性能相當(dāng)。硬度測(cè)試結(jié)果表明，外加載荷固定的條件下，樣品靠近中心的位置硬度高，而靠近邊緣的位置硬度低。
　　(4)借助于DTA曲線和晶化激活能的計(jì)算，通過(guò)對(duì)Fe(Co)-M-B-Cu（M=Nb、Zr、Hf等）薄帶非晶合金的熱力學(xué)性能的研究，考察了轉(zhuǎn)速、B添加方式、母合金熔煉次數(shù)和合金成分對(duì)非晶合金熱穩(wěn)定性的影響。冷速大的、以

6、純B形式添加的、母合金熔煉次數(shù)較少的非晶合金的熱穩(wěn)定性能較好;Co含量適中、用Zr替代Hf的非晶合金的熱穩(wěn)定性能較好;沒(méi)有Cu的添加大大增大了非晶合金的熱穩(wěn)定性能。
　　(5)為了優(yōu)化薄帶鐵基非晶合金的性能，采用中頻脈沖磁場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行處理，并采用XRD、TEM和穆斯堡爾譜對(duì)其進(jìn)行表征。結(jié)果表明非晶合金薄帶經(jīng)脈沖磁場(chǎng)處理后發(fā)生了納米晶化現(xiàn)象。形成了彌散的分布在非晶基體上的納米晶體相，構(gòu)成了非晶—納米晶雙相合金，使非晶合金的磁致伸縮系數(shù)