【摘要】：在眾多的非晶合金體系中,鐵基非晶合金是最早開發(fā)的和極具商業(yè)應(yīng)用價值的合金材料之一。Fe基非晶合金(Bulk metallic glass,BMG)是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強、最硬、最軟(過冷液相溫區(qū)超塑性)、最韌、最彈的金屬結(jié)構(gòu)材料,由于高的磁導(dǎo)率和低的矯頑力而具有突出的軟磁性能,兼具良好的抗氧化、抗腐蝕性能。在磁性功能材料方面,Fe基非晶合金正在取代傳統(tǒng)的硅鋼片、坡莫合金和鐵氧體成為變壓器鐵芯、互感器、傳感器等器件的首選材料;在結(jié)構(gòu)工程材料領(lǐng)域同樣顯示了廣闊的應(yīng)用前景。雖然塊體非晶合金具有優(yōu)越的物理性能、化學(xué)性能及力學(xué)性能,然而低的玻璃形成能力,難以制備大尺寸非晶合金塊體,極大的限制了他們的工程應(yīng)用前景。因此,探索突破BMG臨界尺寸的制備方法顯得尤為迫切。放電等離子燒結(jié)是一種極具前景的大尺寸BMG制備技術(shù)。本文中,自行設(shè)計了放電等離子燒結(jié)實時采集裝置,精密采集樣品上下端面電流電壓,為后續(xù)試驗做準備。采用放電等離子燒結(jié)技術(shù),選用FeCoSiBNi非晶微米粉末,利用放電等離子燒結(jié)微區(qū)瞬時放電特性,在2:9占空比、500℃燒結(jié)溫度的燒結(jié)參數(shù)下制備具有良好界面結(jié)合的大塊鐵基非晶合金。以燒結(jié)過程中小占空比的SPS放電增強效應(yīng)機制為研究切入點,解析小占空比條件下,非晶合金的界面結(jié)合與晶化動力學(xué)競爭關(guān)系的協(xié)調(diào)機制。借助于自行設(shè)計的樣品上下端面電流電壓實時在線精密檢測裝置,獲得非晶合金粉末不同占空比下,實時電壓與界面結(jié)合的關(guān)系。實驗結(jié)果表明:在小占空比的條件下,樣品的非晶特性保持良好,且界面結(jié)合處燒結(jié)頸部形成更多更明顯,燒結(jié)更加致密,界面結(jié)合更加緊密。此外,利用放電等離子燒結(jié)的瞬時微區(qū)放電增強效應(yīng)特性,固結(jié)表面組裝Zn0.5Ni0.5Fe2O4無機納米粉米的Fe76Si9B10P5非晶合金粉末,在487℃燒結(jié)參數(shù)下,制備塊體大尺寸微納米組裝的非晶合金/無機納米(Fe76Si9B10P5/Zn0.5Ni0.5Fe2O4)復(fù)合材料。分析結(jié)果表明:塊體非晶復(fù)合材料保持了其原有的非晶特性,并且具有良好的界面結(jié)合。無機納米粉末的添加量在SPS過程中起到關(guān)鍵的調(diào)控放電間隙的作用,促進了居于區(qū)域的加熱和冷卻速度,進而改變非晶合金燒結(jié)的動力學(xué)條件。本文搭建了放電等離子燒結(jié)實時采集裝置,測試出了放電等離子燒結(jié)過程中樣品兩端實時電壓的變化,充分說明小的脈沖占空比下能夠提供較大的瞬時能量作用于非晶合金粉末的燒結(jié),為制備大塊非晶合金提供了一種可行性方法。利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)的局域微區(qū)瞬時放電特性,固結(jié)表面包覆鐵氧體納米粉末的氣霧化鐵基金屬玻璃粉末,制備塊體大尺寸微納米組裝的微胞結(jié)構(gòu)鐵基金屬玻璃/鐵氧體軟磁復(fù)合材料。利用此方法有望解決非晶合金小尺寸帶來的應(yīng)用瓶頸,對非晶合金的商業(yè)應(yīng)用具有明顯的實際意義。
【圖文】：

非晶鋼在內(nèi)的眾多鐵基非晶合金材料顯示超是不銹鋼的1W 倍，這是普通鋼鐵材料無法，，將會在高層建筑、外科手術(shù)器械、健身器Fe基非晶材料進一步的研發(fā)，其領(lǐng)域?qū)x為撐持當代經(jīng)濟的一項重中之重的工程材料重要的作用。那么，我們?nèi)绾蝸矶x非晶，？到目前為止，非晶領(lǐng)域?qū)Ψ蔷B(tài)固體物質(zhì)態(tài)有 3 種，分別為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)[2]。而等眾多非晶態(tài)材料的復(fù)雜非晶體系是固態(tài)物一種凝聚態(tài)物質(zhì)。圖 1.1 展示了物質(zhì)的四種態(tài)。

碩 士 學(xué) 位 論 文后內(nèi)部處于引力和斥力平衡狀態(tài),這是相互作用勢能最低的狀態(tài)。因此，非于能量不穩(wěn)定的狀態(tài)，是一種亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，在外力的作用下，非晶合金將穩(wěn)定的狀態(tài)發(fā)展，最終會成為穩(wěn)定的晶態(tài)結(jié)構(gòu)。圖 1.2 是非晶體和晶體的自圖，亞穩(wěn)態(tài)的非晶處于能量的不穩(wěn)定狀態(tài)，就像圖中的沙堡一樣，在受到外狀態(tài)下，就會成為一盤散沙，趨向于能量的最低。
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG139.8

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本文編號：2586060