激光誘導Fe基非晶合金表面納米晶化.pdf

1、脈沖激光輻照Fe基非晶帶材料是一種激光非晶表面納米化的新技術，激光誘導Fe基非晶納米化是目前激光固相法制備納米材料研究領域的前沿課題。本文使用脈沖激光輻照Fe75Si2B16Ni4Mo3、Fe78Si9B13非晶帶，誘導其表面產生晶化相，形成納米晶化相加非晶相的雙相組織，以改善材料的綜合磁性能。主要利用X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、穆斯堡爾譜、靜態(tài)磁性能測量儀、差示掃描量熱分析儀、顯微硬度儀等分析手段，系統(tǒng)研究了激光輻照納米晶化后樣品

2、的晶化相組織結構、形貌、大小數量、表面顯微硬度和磁性能之間的關系，并探討了脈沖激光誘導Fe基非晶納米化的機理。 實驗結果表明，脈沖激光在一定的優(yōu)化工藝條件下，輻照非晶Fe75Si2B16Ni4Mo3、Fe78Si9B13材料能夠產生表面晶化，形成納米晶化相加非晶相的雙相組織結構。通過控制激光工藝參數，可以得到不同數量、結構的納米晶化相。在激光輻照Fe78Si9B13非晶的實驗中，選擇脈沖激光電流I=100A，頻率f=30HZ，波

3、長λ=1.064μm，光斑直徑d=10mm，掃描速度v=10mm/s、激光脈寬在0.3-0.7ms較低激光能量下，生成內磁場約為130kOe的α-Fe(Si)亞穩(wěn)固溶體；當脈寬為0.8和0.9ms較高激光能量作用和激光處理兩遍的工藝條件下，樣品產生內磁場較大的(220-300kOe)D03結構的α-Fe(Si)納米相，晶化相不僅晶化率增加，而且晶粒尺寸也明顯增大，大小在10-30nm之間。 脈沖激光輻照后樣品的晶化率隨著激光掃描

4、速度的增加而降低，隨著激光脈寬、電流和掃描次數的增加而增加。脈沖輻照后樣品表面的顯微硬度增加，隨著激光掃描速度的增加而降低，隨著激光脈寬、電流的增加而增加。對較低能量激光輻照后(脈寬0.5ms)晶化率較低的Fe78Si9B13非晶樣品進行靜態(tài)磁性能檢測，初始磁導率減小、最大磁導率增加，剩磁比增加、矯頑力略有增加，磁性得到了改善。 納米晶化相分布在Fe基非晶帶的表層，晶化層的厚度在0.01-10μm之間，隨著激光能量和掃描次數增加

5、而增大。晶化層之外部分仍為非晶，因而激光表面晶化具有較好的韌性，不易脆裂。激光加熱的能量密度高、冷凝速度快，并且對非晶表面有應力作用，這促使非晶材料表面原子擴散重排，形成了新的Fe-Fe富集，B原子從間隙位置中析出，產生空位，從而加速了非晶表面中原子的擴散形核，生成為α-Fe(Si)納米相或亞穩(wěn)相，同時抑制了對磁性有害Fe-B化合物的析出。 通過控制激光脈寬、電流、掃描速度和掃描次數等工藝參數，可以在常溫常壓下，快速、可控地利用