软磁性Fe基FeCoNiPCB块体非晶合金的制备和性能的研究

发布时间：2017-08-09 13:01

  本文关键词：软磁性Fe基FeCoNiPCB块体非晶合金的制备和性能的研究

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【摘要】：铁基块体非晶合金由于其高强度、优异的软磁性能、良好的耐蚀性以及低成本而受到广泛关注。但铁基非晶合金在室温下塑性较差,用通常的方法难以进行加工和成形,致使它们的应用范围受到了制约。如果利用铁基非晶合金在其过冷液相区内具有的粘性流动特性,实现超塑性变形,可有效解决成形和加工的难题,同时结合其优异的软磁性能,可批量化生产微、纳米型高性能磁性元器件,具有广阔的应用前景。然而已经开发出铁基非晶合金并不同时具有低玻璃化转变温度(Tg)、大过冷液相区间(△Tx)和高非晶形成能力,不适宜进行超塑性成形。因此,本论文以软磁性Fe75P10C10B5(原子百分比)非晶合金为基础,通过添加Co、Ni、Mo元素成功研制出具有低Tg、大△Tx、高非晶形成能力和优异软磁性能的适用于超塑性加工的新型铁基块体非晶合金,并考察了其磁性能、力学性能和过冷液相区内超塑性变形能力。本论文主要内容为：1.铁磁性元素Co、Ni的添加能够有效提高Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金的过冷液体热稳定性和非晶形成能力,降低Tg。在成分区间30Fe50、0Co35、0Ni35内, Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金具有低的Tg、良好的热稳定性和高的非晶形成能力,其Tg为643～713 K,△Tx为50～60 K,通过铜模铸造法均可获得临界直径(dc)超过1.5 mm的非晶棒。其中Fe40Co20Ni15P10C10B5合金具有最宽的△Tx为60 K,最大的dc为2.5 mm。2.澄清了Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金过冷液体热稳定性和形成能力提高的机理。在Fe75P10C10B5合金中,初晶相为Fe3(P, B)相；而对于Fe40Co20Ni15P10C10B5合金,初晶相为(Fe, Co, Ni)3(P, B)和(Fe, Co, Ni)3C两相。两相同时竞争析出增大了结晶阻力,有效抑制了合金的结晶,从而提高了过冷液体的热稳定性和非晶形成能力。3. Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金表现出的优异的软磁特性和力学性能,其饱和磁化强度(Is)为0.65 T～1.38 T,矫顽力(Hc)为2.8～5.4A/m,屈服强度(σc,y)为2846～3340MPa,弹性模量(E)为155-180 GPa。4. Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金在其过冷液相区内具有较低的粘度,最低值为108Pa·s数量级。纳米压印实验结果显示该系合金在过冷液相区内能够实现微、纳米级的精密成形,表明其良好的超塑性成形加工能力。5.Mo元素添加可以显著增强Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金的的过冷液体热稳定性、非晶形成能力和性能。Fe40Co20Ni11Mo4P10C10B5非晶合金具有最宽的△Tx为81 K,最大的dc为4.0 mm。Fe-Co-Ni-Mo-P-C-B系非晶合金的Is为0.74～1.13 T,Hc为2.8～3.8 A/m,σc,y为2990～3150 MPa,E为165～175 GPa,最低粘度可达107Pa·s数量级。
【关键词】：铁基非晶合金 非晶形成能力 软磁性 力学性能 超塑性成形
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 非晶合金及其发展历史9-10
• 1.1.1 非晶合金的定义及结构特点9
• 1.1.2 非晶合金的发展历史9-10
• 1.2 非晶合金的性能及应用前景10-13
• 1.3 非晶合金的形成及影响因素13-17
• 1.3.1 非晶合金玻璃化转变过程13-14
• 1.3.2 影响非晶形成的热力学因素14
• 1.3.3 影响非晶形成的动力学因素14
• 1.3.4 非晶合金非晶形成能力及其判据14-17
• 1.4 非晶合金成分设计的共晶点准则和Inoue经验三原则17
• 1.5 Fe基块体非晶合金及非晶超塑性成形的研究现状17-19
• 1.6 本文立题依据及主要内容19-21
• 2 实验内容及方法21-27
• 2.1 样品制备22-24
• 2.1.1 母合金制备22-23
• 2.1.2 条带样品制备23
• 2.1.3 棒状样品制备23-24
• 2.2 样品表征与性能检测24-27
• 2.2.1 样品结构表征24
• 2.2.2 合金热性能及过冷液相区内粘度测定24-25
• 2.2.3 密度测试25
• 2.2.4 力学性能测试25
• 2.2.5 磁性能测试25
• 2.2.6 形貌观察25-26
• 2.2.7 结晶化分析26-27
• 3 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的热性能和非晶形成能力27-47
• 3.1 Fe-Co-P-C-B合金系的热性能和非晶形成能力27-31
• 3.2 Fe-Ni-P-C-B合金系的热性能和非晶形成能力31-33
• 3.3 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的热性能和非晶形成能力33-38
• 3.4 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的结晶化行为38-44
• 3.5 分析与讨论44-45
• 3.6 本章小结45-47
• 4 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的磁性能、力学性能和超塑性变形行为47-56
• 4.1 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的磁性能47-49
• 4.2 Fe,Co,Ni-P-C-B合金系的力学性能49-51
• 4.3 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的超塑性变形行为51-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 合金元素对Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的非晶形成能力和性能的影响56-64
• 5.1 Fe-Co-Ni-Mo-P-C-B合金系的热性能和非晶形成能力56-59
• 5.2 Fe-Co-Ni-Mo-P-C-B合金系的力学性能、磁性能和过冷液相区粘度59-62
• 5.3 本章小结62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71-72

【共引文献】

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本文编号：645379