金屬非晶纖維熔體抽拉成形及冷拔處理對其性能的影響.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TG139.8學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文金屬非晶纖維熔體抽拉成形及冷拔處理對其性能的影響博士研究生：王歡導(dǎo)師：孫劍飛教授副導(dǎo)師：邢大偉副教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：材料加工工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2013年07月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要熔體抽拉成形技術(shù)利用高速旋轉(zhuǎn)的輥輪從熔體中蘸取液態(tài)薄層，依靠自身粘度、表面張力和重力共同作用實現(xiàn)低

2、維材料尺寸和形狀的精密控制。熔體抽拉成形技術(shù)適應(yīng)性強，冷卻速率高，可實現(xiàn)多種金屬、陶瓷纖維材料及薄帶的非平衡凝固甚至非晶化，所制備材料的高度幾何對稱性使其具有優(yōu)異的磁、電、力學(xué)性能。本文以熔體抽拉法成形微米尺度金屬非晶纖維及其性能為研究對象，主要進行了熔體抽拉金屬纖維成形工藝與幾何尺寸、微結(jié)構(gòu)及其性能間依賴性、非晶態(tài)纖維拉伸行為、CoFe基非晶纖維多道次冷拔處理及其微結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電磁學(xué)性能演變基本規(guī)律與相關(guān)機理研究。熔體抽拉過程中纖維直

3、徑隨輥輪轉(zhuǎn)速增加呈先增加后減小趨勢，高轉(zhuǎn)速、高導(dǎo)熱能力輥輪有利于獲得非晶態(tài)金屬玻璃纖維，Cu輪轉(zhuǎn)速30ms時制備的CoFe基非晶纖維具有高達360%的巨磁阻抗(GMI)效應(yīng)；母合金進給速度主要影響纖維截面圓度，進給速度低于90μms時非晶絲獲得最大圓整度98%；熔體過熱度通過影響合金熔體的粘度和表面張力控制纖維的成形過程，熔體溫度過高容易導(dǎo)致輥輪輪緣熱蝕，造成纖維化學(xué)成分的改變；輥輪預(yù)熱處理有利于改善合金熔體與輥輪之間的潤濕，降低纖維內(nèi)

4、部熱應(yīng)力，提高纖維冶金質(zhì)量。不同工藝條件下熔潭形貌研究表明，隨著輥輪轉(zhuǎn)速的增加，作用于熔潭表面的切向應(yīng)力克服表面張力的作用在熔潭下方形成舌形凸起，其特征參量邊界層厚度δ和與輥輪接觸長度Lc隨著輥輪轉(zhuǎn)速的增加而增大，液態(tài)金屬沿輥輪運動方向鋪展、細化成絲。熔體抽拉過程中瑞利波形成區(qū)間與纖維直徑、輥輪直徑、界面潤濕情況以及固液界面推進速度和熔體層離開熔潭所需時間等參數(shù)決定，獲得了無瑞利波缺陷所對用的輥輪轉(zhuǎn)速表達式。熔體抽拉纖維的傳熱行為分為熔

5、潭內(nèi)、隨輪運動和空冷三個階段。熔潭內(nèi)部形成的邊界層受到周圍剩余未加速熔體的熱傳導(dǎo)冷速較低；當(dāng)其從熔潭被抽出后沿輥輪前進方向運動時，由于輥輪的熱傳導(dǎo)和周圍空氣的輻射換熱，冷卻速率較大，此時的冷速均在106Ks以上，纖維橫截面出現(xiàn)的溝槽缺陷主要在該階段形成；當(dāng)加速后的液態(tài)纖維飛入保護氣氛中空冷，表面張力開始占據(jù)主導(dǎo)地位，纖維熱量傳輸以對流輻射為主，冷速降低。微尺寸CoFe基非晶纖維表現(xiàn)出較高的斷裂強度和非線性變形特征，隨著直徑的增大纖維非晶