FeBYMo块体非晶因瓦合金的性能与制备工艺及结构的关系研究

发布时间：2017-09-02 13:37

  本文关键词：FeBYMo块体非晶因瓦合金的性能与制备工艺及结构的关系研究

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【摘要】：铁基非晶合金的玻璃形成能力好,具有低廉的价格、优异的软磁性能、良好耐腐蚀性能和高机械性能,在结构工程材料和功能材料领域具有广泛的应用前景。近些年来,铁基非晶合金薄带被发现具有因瓦效应,它们的热膨胀系数在居里温度以下低至10-6/K数量级,能够与传统的因瓦合金相媲美,却具有传统因瓦合金更佳的力学性能。进一步开发块体因瓦合金体系有助于这类新型材料的实际应用。本文采用铜模喷铸法制备了(Fe73.2B22Y4.8)95Mo5块体非晶合金,利用循环热膨胀测试法,研究了非晶合金的因瓦效应;同时研究了熔体热处理对合金结构及因瓦效应的影响;采用Kissinger方法计算合金的结晶激活能;采用原位变温XRD实验研究了合金的结晶行为;利用纳米压痕仪表征了样品的杨氏模量和纳米硬度。研究表明,(Fe73.2B22Y4.8)95Mo5块体非晶合金具有明显的因瓦效应,而相同成分的晶态样品却没有。不同弛豫状态下的非晶合金具有明显不同的因瓦效应,结果表明致密的非晶无序态是Fe-Fe近邻原子对是引发合金因瓦效应的有效结构单元。在1393K-1673K范围内进行熔体热处理对(Fe73.2B22Y4.8)95Mo5非晶合金结构有一定影响,但不在XRD和DSC的分辨精度范围内,但这种结构改变能显著影响合金的因瓦效应。结果表明熔体温度为1563K时喷铸的样品具有最大的因瓦效应。在1563K时对熔体保温0-2min对合金的因瓦效应影响很小,超过2min时因瓦效应会明显减弱,这可能跟合金成分的改变有关。(Fe73.2B22Y4.8)95Mo5非晶合金在加热时最先析出Fe2B结晶相,随着保温时间的增加又出现了B6Fe23和Mo2Fe B4结晶相,且主要结晶相为Fe2B。熔体热处理对合金的杨氏模量、纳米硬度等力学性能及结晶激活能等热学性能影响很小,(Fe73.2B22Y4.8)95Mo5非晶合金的杨氏模量在201.2~216.1GPa之间,纳米硬度在14.28~14.7GPa之间;合金的Ex在382~488k J/mol之间,Ep在407~526k J/mol之间,且所有样品的Ep值都大于Ex值,说明晶粒长大的所需的能量大于形核的能量。(Fe73.2B22Y4.8)95Mo5合金有较高的晶化激活能Ex,在室温下具有良好的热稳定性。
【关键词】：铁基非晶合金 因瓦效应 熔体热处理 结晶激活能 纳米硬度
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 非晶合金的研究历史11-12
• 1.2 非晶合金的形成机制12-16
• 1.2.1 非晶合金形成理论12-14
• 1.2.2 块体非晶合金玻璃形成能力的判据14-16
• 1.3 非晶合金的制备工艺16
• 1.4 非晶合金的应用16-19
• 1.4.1 非晶合金作为结构材料的应用16-18
• 1.4.2 非晶合金功能性应用18-19
• 1.5 铁基块体非晶合金的应用及因瓦效应19-22
• 1.5.1 铁基块体非晶合金的应用19
• 1.5.2 因瓦合金的简介19-20
• 1.5.3 因瓦合金的应用与发展20-22
• 1.5.4 因瓦效应的理论解释22
• 1.6 本论文的研究内容及意义22-24
• 第2章 实验方法及原理24-29
• 2.1 实验材料24-25
• 2.1.1 原材料24
• 2.1.2 实验仪器与设备24-25
• 2.2 块体非晶合金样品的制备25-26
• 2.2.1 母合金熔炼25-26
• 2.2.2 块体非晶合金样品的制备26
• 2.3 非晶样品的测试与表征26-29
• 2.3.1 X射线衍射分析26-27
• 2.3.2 差示扫描量热分析27
• 2.3.3 热膨胀测试27
• 2.3.4 热磁测试27
• 2.3.5 穆斯堡尔谱测试27-28
• 2.3.6 纳米压痕仪测试28-29
• 第3章 （Fe_73.2B_22Y_4.8）~95Mo_5非晶合金的结构对因瓦效应的影响29-37
• 3.1 引言29
• 3.2 实验方法29-30
• 3.3 实验结果分析与讨论30-36
• 3.3.1 （Fe_73.2B_22Y_4.8）~95Mo_5非晶合金的因瓦效应30-31
• 3.3.2 结构弛豫对非晶合金因瓦效应的影响31-34
• 3.3.3 非晶合金结构对因瓦效应的影响探讨34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 熔体热处理对（Fe_71.2B_24Y_4.8）~96Mo_4非晶合金因瓦效应的影响37-45
• 4.1 引言37-38
• 4.2 实验方法38
• 4.3 实验结果分析与讨论38-44
• 4.3.1 熔体过热处理对（Fe_73.2B_22Y_4.8）~95Mo_5合金结构的影响38-40
• 4.3.2 熔体热处理对样品因瓦效应的影响40-43
• 4.3.3 结果分析与讨论43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章（Fe_73.2B_22Y_4.8）~95Mo_5非晶合金的热稳定性及力学性能45-55
• 5.1 引言45
• 5.2 实验方法45-46
• 5.3 实验结果分析与讨论46-53
• 5.3.1 熔体热处理对（Fe_73.2B_22Y_4.8）~95Mo_5非晶合金结晶行为的影响46-50
• 5.3.2 （Fe_73.2B_22Y_4.8）~95Mo_5非晶合金的晶化行为研究50-51
• 5.3.3 熔体热处理对（Fe_73.2B_22Y_4.8）~95Mo_5非晶合金力学行为的影响51-53
• 5.4 本章小结53-55
• 第6章 结论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-62

【参考文献】

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1 汪卫华;;非晶态物质的本质和特性[J];物理学进展;2013年05期

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本文编号：778892