鐵基非晶合金因其優(yōu)異的軟磁性能和低廉的價格在配電變壓器領域得到了廣泛的應用。近年來,具備高飽和磁感應強度及強非晶形成能力的鐵基非晶軟磁合金成為國內(nèi)外的研究熱點之一。本文以其中的Fe-Si-B-P-C合金系為研究對象,研究了其熔體的結構敏感物性(粘度和表面張力)隨溫度及成分的變化規(guī)律,分析了高溫下熔體的結構特性,進一步探討了熔體粘度和表面張力與非晶薄帶厚度及表面質(zhì)量的相關性,以期為新成分開發(fā)及快速凝固技術制備非晶帶材工藝參數(shù)的優(yōu)化提供理論和實驗指導。采用高溫振蕩杯法研究了Fe-Si-B-P-C合金系熔體粘度隨類金屬含量及溫度的變化規(guī)律。通過測量Fe_(85-x)(C_1B_(11)Si_2P_3)_((15+x)/17)(x=0,2,4,6,8 at.%)合金熔體的粘度,發(fā)現(xiàn)該合金系在升溫過程中,粘度在1350-1400°C溫度區(qū)間發(fā)生了異常減小,在隨后的降溫過程中,粘度出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,表明熔體在此溫度區(qū)間出現(xiàn)了結構轉變。隨著類金屬總含量的增加,熔體的粘度呈增大趨勢;而固定類金屬總含量為17 at.%,分別改變類金屬元素Si/P比例和P/C比例,合金熔體的粘度在實驗誤差范圍內(nèi)并沒有顯著的變化。采用坐滴法研究了P和C元素含量及溫度對Fe-Si-B-P-C合金系熔體表面張力的影響規(guī)律。結果表明,Fe_(83)B_(11)C_1Si_(5-x)P_x(x=0,1,2,3,4 at.%)和Fe_(83)B_(11)Si_2P_(4-x)C_x(x=0,1,1.5,2,2.5 at.%)這兩個合金系在熔點至1400°C溫度區(qū)間內(nèi),表面張力均隨溫度的升高先減小,在1325°C附近達到最小值,隨著溫度的進一步升高,表面張力異常增加。接觸角在整個溫度區(qū)間內(nèi)隨著溫度的升高而單調(diào)減小。P和C元素的添加在一定程度降低了合金熔體的表面張力,C含量的增加有助于改善熔體與基底之間的潤濕性�；谡扯葴y量結果,確定了Fe_(85-x)(C_1B_(11)Si_2P_3)_((15+x)/17)(x=0,2,4,6,8 at.%)合金系中粘度隨溫度變化敏感性差異最大的兩個合金。采用平面流工藝分別制備了這兩種合金的非晶薄帶,分析了薄帶的厚度和貼輥面表面質(zhì)量隨熔體溫度的變化規(guī)律,探討了粘度/表面張力與薄帶厚度/貼輥面表面質(zhì)量的相關性。結果表明,非晶薄帶的厚度隨熔體溫度的升高而近似線性減小;對于熔體粘度對溫度不敏感的合金來說,熔體溫度變化對薄帶厚度的影響也相對較小;薄帶貼輥面的凹坑平均長度隨熔體溫度的升高先減小后增大。最后,分別從粘度及表面張力對熔潭的影響角度對實驗結果進行了分析。
【學位單位】：鋼鐵研究總院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG139.8
【部分圖文】：

和非晶形成能力之間的關系的形成能力與粘度的大小及熔點以下，粘度隨溫度下降增加的[24]。粘度越大，熔體粘度隨溫度降低增大的速率越大，非晶形成對非晶帶材厚度的影響材制備工藝過程中，熔化后的母合金在一定壓力作用下，經(jīng)一冷卻銅輥上，直接凝固形成厚度僅為 0.02～0.03mm 的薄帶。輪間隙熔潭的形成與穩(wěn)定直接決定了制帶的成敗，粘度和表面的兩個重要因素。一方面，粘度的大小決定了熔體在熔潭中的的速度分布可用下圖表述（圖 1-1）[25]。粘度越大，各層的鋼層帶走，最終影響帶材的厚度。另一方面粘度對溫度的敏感性擇范圍的寬窄。如果一個合金成分其熔體粘度隨溫度變化不敏藝參數(shù)的選擇范圍相對就寬松，這無疑對于降低工藝控制難度重要意義。

不僅組元簡單，而且非晶形成能力強，非常適合了 Fe-B（15-25 at.%）非晶合金中鐵原子的分布， Fe3B 金屬間化合物的化學短程序，從而使得該合在 Gilman[31]對一些鐵基共晶合金熔體的結構研究統(tǒng)研究了 Fe-B（Fe85B15、Fe83B17、Fe80B20和 Fe7內(nèi)，降溫過程中其粘度和表面張力隨溫度及成分。發(fā)現(xiàn)粘度和表面張力等溫線均在 17 at.% B，越高，粘度值越小。共晶點處粘度值最小這一情現(xiàn)[31]。表面張力的極大值在 25 at.% B 即 Fe3B 成性隨成分的變化與液態(tài)非晶合金中團簇的效應一e-B 合金中，粘度隨溫度的變化表明液態(tài)中這些原上現(xiàn)象可以歸因為降溫過程中團簇間的 Fe 原子的

Fe-B 合金系表面張力隨 B 含量（15-33.4 at.%）的變化曲ion variation of composition in Fe-B system: 15-33.4 at.% B1723 and 1773 K (lines are drawn as guided to eyes)[33].4]還系統(tǒng)研究了一些鐵基非晶合金（FeB，F(xiàn)eNiPB，現(xiàn)與純鐵相比，這些合金熔體在熔點附近的粘度現(xiàn)了粘度的最小值。由此證實了這個假設：共晶成優(yōu)先形成團簇構型，導致粘度的減小。系統(tǒng)地對更的熔體粘度的研究以及理論計算是有必要的，來確速凝固形成的產(chǎn)品結構的影響。]研究了 Fe85B15合金在加熱和隨后的冷卻過程中一磁導率）和溫度的關系。得到的粘度隨溫度的變化典型特征：（1）加熱和冷卻過程中獲得的粘度曲線在高溫段（1450Co 以上）重合；（3）粘度的加熱曲此溫度比該成分的液相線溫度約高 100Co 。
【參考文獻】

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本文編號：2851465