鐵基寬過冷液相區(qū)非晶合金的機(jī)械合金化制備研究.pdf

1、塊體非晶合金具有高強(qiáng)度、高硬度等一系列優(yōu)異性能，相關(guān)研究具有重要的科學(xué)意義和巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。目前，塊體非晶合金制備多采用快速凝固法，采用機(jī)械合金化制備多組元、寬過冷液相區(qū)的塊體非晶合金將有助于豐富非晶合金制備手段、對(duì)比揭示制備方法對(duì)非晶形成的影響等問題，同時(shí)也使得機(jī)械合金化法制備非晶合金的研究從目前主要集中于二元或三元合金體系拓寬至多元體系，豐富了對(duì)多組元非晶合金在機(jī)械合金化條件下轉(zhuǎn)變行為的認(rèn)識(shí)。
　　本文通過分析現(xiàn)有各成分快

2、速凝固鐵基塊體非晶合金的玻璃形成能力與成分關(guān)系特征、計(jì)算了各成分的混合焓與形成焓并分析了與玻璃形成能力的關(guān)系，結(jié)合機(jī)械合金化實(shí)驗(yàn)條件特征設(shè)計(jì)選取了Fe-B-Si-Mo為實(shí)驗(yàn)合金主要成分體系。研究了行星球磨與振動(dòng)球磨兩種高能球磨方式、球磨時(shí)間、干濕磨條件、合金元素Ni等對(duì)機(jī)械合金化Fe-B-Si-Mo非晶合金的影響，采用差熱分析等手段研究了所制備合金的熱穩(wěn)定性，采用所制備鐵基非晶合金粉末在45鋼表面實(shí)現(xiàn)了電子束熔覆，對(duì)涂層的組織性能等進(jìn)行

3、了研究。
　　研究結(jié)果表明:行星球磨和振動(dòng)球磨均可制備出寬過冷液相區(qū)鐵基非晶合金，非晶合金的形成過程可以描述為合金元素由易到難按B→Si→Mo逐漸固溶進(jìn)Fe中形成固溶體，同時(shí)固溶體晶粒不斷細(xì)化，最終形成非晶合金。其中行星球磨30h后Fe72B19.2Si4.8Mo4粉末晶粒尺寸已下降至10nm左右，球磨100h后已形成完全非晶，最終制備出的非晶合金其玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg=513℃，晶化溫度Tx=585℃，過冷液相區(qū)寬度△Tx=72℃。

4、同體系合金振動(dòng)球磨球磨6h后晶粒尺寸下降至26nm，20h后粉末晶粒尺寸已降至12nm，80h后已形成完全非晶，對(duì)應(yīng)非晶合金的Tg=555℃，Tx=588℃，△Tx=33℃;行星球磨干濕磨條件對(duì)機(jī)械合金化過程有影響，濕磨有利于粉末的細(xì)化，干磨有利于非晶的形成;對(duì)使用Ni替換部分Fe的Fe43.2Ni28.8B19.2Si4.8Mo4合金粉末行星球磨，球磨200h后已形成完全非晶合金，其Tg=511℃，Tx=579℃，△Tx=68℃;對(duì)行

5、星球磨和振動(dòng)球磨制備的Fe72819.2Si4.8Mo4非晶合金進(jìn)行的差熱分析發(fā)現(xiàn)其均具有明顯的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，按Tg和Tx隨加熱速率變化的Kissinger及Losocka方程可以計(jì)算得到行星球磨制備的非晶合金其玻璃轉(zhuǎn)變和非晶晶化的表觀激活能分別為:Eg=281.5kJ/mol、Ex=253.6kJ/mol，Kauzmann溫度Tk=552K。對(duì)于振動(dòng)球磨制備的非晶合金，對(duì)應(yīng)的參量為Eg=303.8kJ/mol、Ex=288.6kJ/mo

6、l、Tk=575K。
　　電子束熔敷實(shí)驗(yàn)說明機(jī)械合金化所制備的非晶粉末可以作為熔敷原料使用，在實(shí)驗(yàn)條件下，熔敷層組織為晶體相，具有典型的凝固枝晶組織特征，熔敷層由基體向外可分為過渡區(qū)和熔敷區(qū)，其中過渡區(qū)枝晶平均大小約為27μm，熔敷區(qū)枝晶平均大小約為10μm，熔敷區(qū)顯微硬度約為700HV，過渡區(qū)則約為550HV，均遠(yuǎn)高于基體的200HV，對(duì)熔敷層進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn)，摩擦對(duì)偶件為440C鋼球時(shí)熔敷層摩擦系數(shù)為0.75，高于基體的0.