Fe基非晶合金的制備及晶化研究.pdf

1、Fe基非晶合金是一種性能優(yōu)良、應(yīng)用前景廣泛的軟磁材料，其μc(初始磁導(dǎo)率)、Bs(飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度)和Hc(矯頑力)等磁學(xué)性能均大大超過或接近最佳的晶態(tài)軟磁材料，但是Fe基合金的非晶形成能力并不高，要獲得完全非晶的臨界冷卻速度至少就要在≥104K/S左右，通過調(diào)節(jié)成分和抑制形核等辦法也只能獲得最大3mm尺寸的環(huán)形塊體非晶。很難由液態(tài)激冷直接獲得塊體非晶已經(jīng)成為制約Fe基非晶軟磁材料實(shí)用化的瓶頸。 人們開發(fā)出一種FINEMET合金，

2、其典型成分為Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9，最佳溫度(813K)退火處理后可獲得由納米晶組成的超微晶組織，這些由納米晶和非晶組成的材料具有極優(yōu)良的軟磁性能[1]。FINEMET合金的成功給了我們通過非晶晶化直接獲得納米晶粒的啟示：在其余成分系列中加入Cu等元素，可否也能達(dá)到同樣的效果。本文針對Cu元素對FeAlGaSiPBC系合金非晶形成能力及晶化過程的影響展開研究。 首先采用單輥旋淬法制備出了Fe基合金條帶。利用差示

3、量熱掃描法(DSC)測出不同成分樣品的Tg，Tx等熱力學(xué)參數(shù)，用X射線衍射(XRD)檢測鑄態(tài)合金條帶是否為非晶態(tài)。再將確定為完全非晶態(tài)的合金條帶置于真空退火爐內(nèi)，在不同溫度下等溫退火1500秒，通過X射線衍射分析退火態(tài)合金條帶的結(jié)構(gòu)和晶化相的化學(xué)成分，并結(jié)合DSC曲線評價(jià)合金的玻璃形成能力及熱穩(wěn)定性。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，少量Cu元素?fù)诫s(小于2％，原子百分比)，仍能得到完全的非晶合金。同時(shí)，Cu元素?fù)诫s效果受到Cu-Al元素比例的影

4、響，原因作者認(rèn)為是Cu-Al，F(xiàn)e-Al之間存在著強(qiáng)烈的作用，在Cu-Al超過某比例時(shí)，Cu-Al形成原子團(tuán)簇，引發(fā)合金熔體自由能的復(fù)雜漲落，從而削弱Al元素對非晶形成能力的貢獻(xiàn)。 等溫退火時(shí)，由于銅元素的不溶于鐵，某些區(qū)域銅元素富集，成為晶粒形核的核心，同時(shí)在晶粒長大過程中不斷排出，成為阻礙晶粒生長的原子集團(tuán)。Cu元素的加入提高了晶化溫度，使得合金的晶化由分步晶化變?yōu)橐徊綇氐拙Щ?，并促使玻璃轉(zhuǎn)變溫度向高溫區(qū)域移動(dòng)甚至消失。