發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 15:07

【摘要】：在本論文工作中,我們的焦點(diǎn)集中在解決非晶合金研究領(lǐng)域的難點(diǎn),著重于從微觀結(jié)構(gòu)解釋非晶合金形成能力于元素的關(guān)系、研發(fā)兼具優(yōu)良玻璃形成能力與軟磁性能的鐵基非晶態(tài)合金。我們使用正電子湮滅技術(shù)對(duì)(Fe_(71.2)B_(24)Y_(4.8))_(100-x)Nb_x(x=3,4,5,6)大塊金屬玻璃中的原子排列結(jié)構(gòu)與周圍非晶基體空位環(huán)境進(jìn)行探究。從本征正電子湮滅時(shí)間的變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)玻璃形成能力與非晶基體中Bernal hole關(guān)聯(lián)不大而與Nb元素在納米尺寸的空位中的擴(kuò)散相關(guān),這有助于我們進(jìn)一步理解微觀原子結(jié)構(gòu)與玻璃形成能力之間的關(guān)系。此外,我們?cè)诖_定了元素與非晶形成能力的關(guān)系后,還利用工業(yè)純材料開發(fā)了Fe_(75)Co_(4-x)B_(13)Y_4Nb_4Ni_x與Fe_(75)Co_4B_(13)Y_4Nb_(4-x)Ni_x(x=0,0.5,1,2,3和4)系列非晶合金,并且系統(tǒng)的探究了Ni元素替換對(duì)于非晶合金軟磁性能的影響。SQUID-VSM數(shù)據(jù)指出,飽和磁化強(qiáng)度(M_s)隨著Ni含量增加呈現(xiàn)出規(guī)律性的上升趨勢(shì),從114個(gè)emu/g增加到180個(gè)emu/g。DSC(Differential Scanning calorimeter)測(cè)量結(jié)果顯示,該系統(tǒng)在加熱過程中有多步結(jié)晶。在保持優(yōu)秀的非晶形成能力(amorphous-forming ability,AFA)的前提下,兩個(gè)結(jié)晶峰之間的溫度差擴(kuò)大與Ni元素的添加量有關(guān),寬的晶化峰區(qū)間有利于退火處理過程中α-Fe納米晶的形成。這為該體系鐵基非晶合金進(jìn)行等溫時(shí)效處理提供了條件并且創(chuàng)造了工業(yè)化應(yīng)用的可能性。通過最佳溫度的退火處理,該體系合金M_s達(dá)到199 emu/g,內(nèi)稟矯頑力(jH_c)從50 Oe下降到33 Oe。退火溫度和時(shí)間不僅影響納米晶的析出,而且對(duì)控制晶粒尺寸有著很大的影響。因此,適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に噷?duì)于提高這些鐵基納米晶軟磁材料的性能具有重要的意義。本論文的研究結(jié)果有助于我們了解非晶形成能力與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系,并掌握元素替換和等溫退火對(duì)鐵基非晶態(tài)合金的微觀結(jié)構(gòu)和軟磁性能的影響,在鐵基非晶合金研究領(lǐng)域提供了大量可供參考的信息。
【圖文】：

圖 1.1 液體冷卻時(shí)的時(shí)間-溫度-結(jié)晶的“3T 曲線”Fig 1.1 The temperature-time-phase transition curve of liquid under cooling.1.2.3 非晶態(tài)合金形成的結(jié)構(gòu)學(xué)影響因素隨著對(duì)非晶體系的深入研究，科研人員嘗試探討在結(jié)構(gòu)學(xué)上描述非晶態(tài)的形成。對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)我們從化學(xué)鍵類型來看，離子鍵是不飽和鍵，且由其構(gòu)成的結(jié)構(gòu)具有密堆積排列、配位數(shù)高等特性，金屬鍵特性與之相似。我們認(rèn)為內(nèi)部鍵型只含有離子鍵和金屬鍵的物質(zhì)就不易形成非晶態(tài)，但是結(jié)構(gòu)中只有共價(jià)鍵也難以形成非晶態(tài)。只有當(dāng)合金成分中具有離子-共價(jià)過渡的混合鍵型，使得合金既具備離子鍵容易變更鍵角容易形成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)、又具備共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)和鍵角較為穩(wěn)定的狀態(tài)才最易形成非晶態(tài)。非晶合金的制備研究從簡(jiǎn)單的二元或三元金屬玻璃體系發(fā)展至四元以上的多元體系；從使用貴金屬鉑、鈀到使用較便宜的 Zr、Ni、稀土元素，，再延伸到大量使用工業(yè)上常見的 Fe、Cu 等元素。根據(jù)這些研究，Inoue等人提出了不同性質(zhì)元素組合形成非晶態(tài)相關(guān)研究觀點(diǎn)。大致可以分為 3 類：一是類金屬元素又稱弱金屬元素與非金屬元素的組合。二是準(zhǔn)金屬元素和金屬元素

圖 2.2 非晶制備技術(shù)發(fā)展歷程[3]Fig.2.2 The development process of amorphous preparation technology.2.2.1 從氣態(tài)制備非晶態(tài)合金Ⅰ. PVD 物理氣相沉積物理氣相沉積（PVD)指的是利用物理手段將物質(zhì)熱蒸發(fā)或使用粒子束轟擊物質(zhì)，目的是使該物質(zhì)表面原子向外逸出，然后冷卻附著在基體上的現(xiàn)象。該方法實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)從原物質(zhì)到薄膜的可控的原子轉(zhuǎn)移過程，且由于冷卻速率的關(guān)系可以制備出非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的金屬合金。蒸發(fā)法和濺射法是 PVD 技術(shù)中最為基本的兩種方法，另外例如有離子束等方法。物理氣相沉積法主要是三個(gè)步驟：1，從靶材材料中激發(fā)出該物質(zhì)的粒子；2，將該物質(zhì)粒子運(yùn)輸?shù)交?，使粒子在基片上凝結(jié)堆積成膜。Ⅱ. CVD 化學(xué)氣相沉積CVD 技術(shù)即化學(xué)氣相沉積。可想而知我們制備合金薄膜使用的反應(yīng)物為氣態(tài)，通過氣態(tài)原子、分子間化學(xué)反應(yīng)的方式附著在基體上生成固態(tài)薄膜的技術(shù)[14]。CVD
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG156;TG139.8

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本文編號(hào)：2666921