Fe-（Si,B,P,C）系多元非晶合金的微結(jié)構(gòu)與性能
發(fā)布時間：2021-08-08 08:10
近年來,具有優(yōu)異軟磁性能（高飽和磁感應(yīng)強度、低矯頑力、低鐵損）的Fe基非晶合金獲得了蓬勃發(fā)展。Fe基非晶軟磁合金往往通過合金化以及對其進行熱處理來提升其綜合軟磁性能,弄清合金化以及熱處理過程中磁性能提升的結(jié)構(gòu)起源,可以更加有效地進行成分以及工藝設(shè)計。采用同步輻射X射線衍射、反蒙特卡羅模擬、穆斯堡爾譜技術(shù)研究成分變化時Fe-P-C非晶合金的團簇結(jié)構(gòu)與其磁性能之間的關(guān)系。徑向分布函數(shù)和泰森分型的結(jié)果表明,隨著Fe含量的增加以及P原子逐漸取代C原子,Fe-P-C非晶合金的團簇結(jié)構(gòu)更加致密;且當取代C原子的P原子增多時,越來越多的P原子會選擇占據(jù)Fe原子的置換位置,于此同時Fe團簇中配位數(shù)大于11的團簇含量增多。所有的這些微結(jié)構(gòu)變化均導(dǎo)致了Fe-P-C基非晶合金的飽和磁感應(yīng)強度的提高。選取Fe-P-C系合金中非晶形成能力最好的Fe80P11C9,對其在低溫下進行等溫退火。運用X射線衍射、DSC、軟磁直流測量儀以及穆斯堡爾技術(shù)研究其在結(jié)構(gòu)弛豫過程中的局域結(jié)構(gòu)與性能的變化。隨著弛豫時間的延長,弛豫態(tài)樣品的飽和磁感應(yīng)強度BS...
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
非晶合金的應(yīng)用舉例.(a)非晶變壓器；(b)醫(yī)用非晶激光筆；(c)飛機發(fā)動機上的非晶涂層.
素對非晶合金性能的影響-Si-B 基非晶合金中加入不同含量的 Ni，研究發(fā)現(xiàn)：一Fe 的形核并且可以抑制硼化物的分解，從而改變非晶合使得非晶合金在堿性以及鹽水溶液中的耐腐蝕性增強及耐腐蝕性能的增強都是由于 Ni 元素的添加促進了凝人[34]研究了微量的 Co 元素取代 Fe 對 Fe-Nb-B 非晶合金=2, 4, 8) 的性能進行研究后發(fā)現(xiàn)，Co 的添加降低了納矯頑力的情況下，合金的飽和磁感應(yīng)強度提高了 40%，i 等人[35]在 Fe-B-P 非晶體系中采用 Nb 取代 Fe，并研成分變化時，其非晶形成能力以及軟磁性能的變化，發(fā)變?yōu)椋?10）面（如圖 1.4），并且 Fe 與 Nb 之間的混成 FeNb 的富集團簇，增強了非晶合金的短程有序性，頑力由 13.8A/m 降到 2.3A/m。
深冷處理提升了其彈性模量及德拜溫度。深冷處理使得非晶合金中原子間距減小，提高其原子間的結(jié)合力，導(dǎo)致了非晶合金強度的提高。正是深冷處理后自由體積遷移速率的降低與自由體積的減少，剪切帶形核能力的增強與傳播速率的變緩，導(dǎo)致了大塊非晶合金塑性的提高。Huo[47]等人也發(fā)現(xiàn)，深冷處理使得非晶合金的剪切帶的形成過程需要更多的能量，從而增加合金的拉伸強度，其最大增幅達到了 15.7%。在深冷處理對非晶合金磁性能的影響方面，Zhao[48]等人發(fā)現(xiàn)深冷處理后，Co 基非晶合金的飽和磁感應(yīng)強度增大，并且在 1 MHz 頻率下，其巨磁阻抗率從原來的 89%提高到 130%；循環(huán)過程中熱彈性應(yīng)力的改變導(dǎo)致了帶材表面粗糙度、磁疇結(jié)構(gòu)以及磁感應(yīng)強度的變化。Zaichenko[49]等人認為，非晶合金在深冷過程中結(jié)構(gòu)上發(fā)生了均勻化，導(dǎo)致其性能發(fā)生變化，同時也提出了兩步模型來描述此過程：第一階段：熱彈性應(yīng)力破壞非晶中的原子鍵的聯(lián)系；第二階段：彈性應(yīng)力引起低溫結(jié)構(gòu)松弛。Dokukin[50]等人運用中子衍射方法對深冷前后的Fe78Cu1Nb4B3.5Si13.5非晶合金的結(jié)構(gòu)進行了分析，計算了深冷前后的結(jié)構(gòu)因子并比較其變化（如圖 1.5 所示），發(fā)現(xiàn)深冷過程中發(fā)生了結(jié)構(gòu)弛豫，涉及的范圍達到 0.4 nm（也就是短程有序范圍），并且此短程有序的變化也導(dǎo)致了非晶合金的矯頑力下降 5-8%。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]深冷處理對Fe40Ni38B19Mo3非晶合金薄帶矯頑力的影響[J]. 王書光,胡勇,耿桂宏,張樹玲,李亭亭,閆志杰. 稀有金屬材料與工程. 2017(11)
[2]不均勻性:非晶合金的靈魂[J]. 管鵬飛,王兵,吳義成,張珊,尚寶雙,胡遠超,蘇銳,劉琪. 物理學(xué)報. 2017(17)
[3]非晶微晶軟磁合金系列電感材料及器件的開發(fā)應(yīng)用[J]. 張甫飛,李挹紅,紀朝廉,張洛. 金屬功能材料. 2001(03)
本文編號：3329575
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
非晶合金的應(yīng)用舉例.(a)非晶變壓器；(b)醫(yī)用非晶激光筆；(c)飛機發(fā)動機上的非晶涂層.
素對非晶合金性能的影響-Si-B 基非晶合金中加入不同含量的 Ni，研究發(fā)現(xiàn)：一Fe 的形核并且可以抑制硼化物的分解，從而改變非晶合使得非晶合金在堿性以及鹽水溶液中的耐腐蝕性增強及耐腐蝕性能的增強都是由于 Ni 元素的添加促進了凝人[34]研究了微量的 Co 元素取代 Fe 對 Fe-Nb-B 非晶合金=2, 4, 8) 的性能進行研究后發(fā)現(xiàn)，Co 的添加降低了納矯頑力的情況下，合金的飽和磁感應(yīng)強度提高了 40%，i 等人[35]在 Fe-B-P 非晶體系中采用 Nb 取代 Fe，并研成分變化時，其非晶形成能力以及軟磁性能的變化，發(fā)變?yōu)椋?10）面（如圖 1.4），并且 Fe 與 Nb 之間的混成 FeNb 的富集團簇，增強了非晶合金的短程有序性，頑力由 13.8A/m 降到 2.3A/m。
深冷處理提升了其彈性模量及德拜溫度。深冷處理使得非晶合金中原子間距減小，提高其原子間的結(jié)合力，導(dǎo)致了非晶合金強度的提高。正是深冷處理后自由體積遷移速率的降低與自由體積的減少，剪切帶形核能力的增強與傳播速率的變緩，導(dǎo)致了大塊非晶合金塑性的提高。Huo[47]等人也發(fā)現(xiàn)，深冷處理使得非晶合金的剪切帶的形成過程需要更多的能量，從而增加合金的拉伸強度，其最大增幅達到了 15.7%。在深冷處理對非晶合金磁性能的影響方面，Zhao[48]等人發(fā)現(xiàn)深冷處理后，Co 基非晶合金的飽和磁感應(yīng)強度增大，并且在 1 MHz 頻率下，其巨磁阻抗率從原來的 89%提高到 130%；循環(huán)過程中熱彈性應(yīng)力的改變導(dǎo)致了帶材表面粗糙度、磁疇結(jié)構(gòu)以及磁感應(yīng)強度的變化。Zaichenko[49]等人認為，非晶合金在深冷過程中結(jié)構(gòu)上發(fā)生了均勻化，導(dǎo)致其性能發(fā)生變化，同時也提出了兩步模型來描述此過程：第一階段：熱彈性應(yīng)力破壞非晶中的原子鍵的聯(lián)系；第二階段：彈性應(yīng)力引起低溫結(jié)構(gòu)松弛。Dokukin[50]等人運用中子衍射方法對深冷前后的Fe78Cu1Nb4B3.5Si13.5非晶合金的結(jié)構(gòu)進行了分析，計算了深冷前后的結(jié)構(gòu)因子并比較其變化（如圖 1.5 所示），發(fā)現(xiàn)深冷過程中發(fā)生了結(jié)構(gòu)弛豫，涉及的范圍達到 0.4 nm（也就是短程有序范圍），并且此短程有序的變化也導(dǎo)致了非晶合金的矯頑力下降 5-8%。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]深冷處理對Fe40Ni38B19Mo3非晶合金薄帶矯頑力的影響[J]. 王書光,胡勇,耿桂宏,張樹玲,李亭亭,閆志杰. 稀有金屬材料與工程. 2017(11)
[2]不均勻性:非晶合金的靈魂[J]. 管鵬飛,王兵,吳義成,張珊,尚寶雙,胡遠超,蘇銳,劉琪. 物理學(xué)報. 2017(17)
[3]非晶微晶軟磁合金系列電感材料及器件的開發(fā)應(yīng)用[J]. 張甫飛,李挹紅,紀朝廉,張洛. 金屬功能材料. 2001(03)
本文編號：3329575
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