【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(jià)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(qiáng)、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(jì)了放電等離子燒結(jié)實(shí)時(shí)采集裝置,精密采集樣品上下端面電流電壓,為后續(xù)試驗(yàn)做準(zhǔn)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(shí)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(qiáng)效應(yīng)機(jī)制為研究切入點(diǎn),解析小占空比條件下,非晶合金的界面結(jié)合與晶化動(dòng)力學(xué)競爭關(guān)系的協(xié)調(diào)機(jī)制。借助于自行設(shè)計(jì)的樣品上下端面電流電壓實(shí)時(shí)在線精密檢測裝置,獲得非晶合金粉末不同占空比下,實(shí)時(shí)電壓與界面結(jié)合的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)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(shí)微區(qū)放電增強(qiáng)效應(yīng)特性,固結(jié)表面組裝Zn0.5Ni0.5Fe2O4無機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)了居于區(qū)域的加熱和冷卻速度,進(jìn)而改變非晶合金燒結(jié)的動(dòng)力學(xué)條件。本文搭建了放電等離子燒結(jié)實(shí)時(shí)采集裝置,測試出了放電等離子燒結(jié)過程中樣品兩端實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(duì)非晶合金的商業(yè)應(yīng)用具有明顯的實(shí)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(huì)在高層建筑、外科手術(shù)器械、健身器Fe基非晶材料進(jìn)一步的研發(fā)，其領(lǐng)域?qū)?huì)義為撐持當(dāng)代經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)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(huì)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(huì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.8

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本文編號(hào)：2586060