铁基非晶合金局域结构与性能关联：基于微合金化机理研究

发布时间：2022-02-09 11:07

　　基于"团簇+连接原子"局域结构模型,从团簇内部和团簇间原子的关联作用出发,分析非晶合金的局域结构与非晶合金玻璃化转变、形成能力、热稳定性和力学性能之间的关系。并通过分析模型结构中微合金化元素的占位及其对周围原子关联作用的影响,理解非晶合金的微合金化机理。结果表明,团簇内部原子的关联作用对非晶合金的热稳定性有较大影响,而非晶合金的玻璃化转变、形成能力和力学性能主要受到团簇间原子关联作用影响。并以Si合金化Fe-B二元非晶合金及前过渡元素（Zr、Hf、Nb或Ta）和稀土元素（Y、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd或Dy）微合金化Fe-B-Si三元非晶合金对所提理论进行实验验证,两者吻合较好。该研究为理解非晶合金的局部结构-性能关联和微合金化元素作用机理提供了新思路。 

【文章来源】：金属学报. 2020,56(11)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

非晶合金的“团簇+连接原子”局域结构模型

在非晶合金的“团簇+连接原子”局域结构模型中，可定义2类原子的近程关联作用，分别为：团簇内部原子关联作用(intra-cluster correlation)和团簇间原子关联(inter-cluster correlation)。团簇内部原子关联由团簇中心原子与壳层原子之间的关联作用构成，而团簇间原子关联由相邻团簇之间壳层原子与壳层原子及连接原子与团簇壳层原子之间的关联作用构成，见图2a。团簇内部原子关联作用较强，而团簇间原子关联作用相对较弱[22,23]。2.1 原子关联作用与非晶合金玻璃转变温度(Tg)的关系

图5给出了直径(D)为1.0 mm的[Si-B2Fe8]Fe和[Si-B2Fe7.6RE0.4]Fe样品及非晶形成临界直径(Dc)样品[Si-B2Fe7.6ETM0.4]Fe的XRD谱。可见，Fe-B-Si及RE微合金化样品均不能形成块体非晶合金(图5a)，但可形成条带非晶样品。ETM微合金化样品可形成Dc为1.0～2.5 mm的棒状块体非晶合金[29,43～45]，见图5b。表明RE微合金化元素的加入并没有提升样品的GFA，而ETM微合金化元素的加入大幅提升了样品的GFA。图6给出了非晶条带样品的DSC曲线，通过分析DSC曲线可获得非晶合金的Tg和Tx，总结结果见表1。从表1可知，在RE微合金化的非晶合金中没有观察到Tg，但非晶合金的Tx得到大幅提升。在ETM微合金化的非晶合金中可观察到明显的Tg,Tx也得到提升。图6[Si-B2Fe8]Fe、[Si-B2Fe7.6RE0.4]Fe和[Si-B2Fe7.6ETM0.4]Fe非晶条带样品的DSC曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe-B-Si-Nb块体非晶合金的成分设计与优化[J]. 耿遥祥,王英敏,羌建兵,董闯,汪海斌,特古斯.  金属学报. 2016(11)
[2]基于团簇+连接原子模型的Fe-B-Si-Ta块体非晶合金的成分设计[J]. 耿遥祥,韩凯明,王英敏,羌建兵,王清,董闯,张贵锋,特古斯,HAüSSLER Peter.  金属学报. 2015(08)



本文编号：3616897