本文關鍵詞：軟磁性Fe基FeCoNiPCB塊體非晶合金的制備和性能的研究

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【摘要】：鐵基塊體非晶合金由于其高強度、優(yōu)異的軟磁性能、良好的耐蝕性以及低成本而受到廣泛關注。但鐵基非晶合金在室溫下塑性較差,用通常的方法難以進行加工和成形,致使它們的應用范圍受到了制約。如果利用鐵基非晶合金在其過冷液相區(qū)內(nèi)具有的粘性流動特性,實現(xiàn)超塑性變形,可有效解決成形和加工的難題,同時結(jié)合其優(yōu)異的軟磁性能,可批量化生產(chǎn)微、納米型高性能磁性元器件,具有廣闊的應用前景。然而已經(jīng)開發(fā)出鐵基非晶合金并不同時具有低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、大過冷液相區(qū)間(△Tx)和高非晶形成能力,不適宜進行超塑性成形。因此,本論文以軟磁性Fe75P10C10B5(原子百分比)非晶合金為基礎,通過添加Co、Ni、Mo元素成功研制出具有低Tg、大△Tx、高非晶形成能力和優(yōu)異軟磁性能的適用于超塑性加工的新型鐵基塊體非晶合金,并考察了其磁性能、力學性能和過冷液相區(qū)內(nèi)超塑性變形能力。本論文主要內(nèi)容為：1.鐵磁性元素Co、Ni的添加能夠有效提高Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金的過冷液體熱穩(wěn)定性和非晶形成能力,降低Tg。在成分區(qū)間30Fe50、0Co35、0Ni35內(nèi), Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金具有低的Tg、良好的熱穩(wěn)定性和高的非晶形成能力,其Tg為643～713 K,△Tx為50～60 K,通過銅模鑄造法均可獲得臨界直徑(dc)超過1.5 mm的非晶棒。其中Fe40Co20Ni15P10C10B5合金具有最寬的△Tx為60 K,最大的dc為2.5 mm。2.澄清了Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金過冷液體熱穩(wěn)定性和形成能力提高的機理。在Fe75P10C10B5合金中,初晶相為Fe3(P, B)相；而對于Fe40Co20Ni15P10C10B5合金,初晶相為(Fe, Co, Ni)3(P, B)和(Fe, Co, Ni)3C兩相。兩相同時競爭析出增大了結(jié)晶阻力,有效抑制了合金的結(jié)晶,從而提高了過冷液體的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力。3. Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金表現(xiàn)出的優(yōu)異的軟磁特性和力學性能,其飽和磁化強度(Is)為0.65 T～1.38 T,矯頑力(Hc)為2.8～5.4A/m,屈服強度(σc,y)為2846～3340MPa,彈性模量(E)為155-180 GPa。4. Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金在其過冷液相區(qū)內(nèi)具有較低的粘度,最低值為108Pa·s數(shù)量級。納米壓印實驗結(jié)果顯示該系合金在過冷液相區(qū)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)微、納米級的精密成形,表明其良好的超塑性成形加工能力。5.Mo元素添加可以顯著增強Fe-Co-Ni-P-C-B系非晶合金的的過冷液體熱穩(wěn)定性、非晶形成能力和性能。Fe40Co20Ni11Mo4P10C10B5非晶合金具有最寬的△Tx為81 K,最大的dc為4.0 mm。Fe-Co-Ni-Mo-P-C-B系非晶合金的Is為0.74～1.13 T,Hc為2.8～3.8 A/m,σc,y為2990～3150 MPa,E為165～175 GPa,最低粘度可達107Pa·s數(shù)量級。
【關鍵詞】：鐵基非晶合金 非晶形成能力 軟磁性 力學性能 超塑性成形
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 非晶合金及其發(fā)展歷史9-10
• 1.1.1 非晶合金的定義及結(jié)構(gòu)特點9
• 1.1.2 非晶合金的發(fā)展歷史9-10
• 1.2 非晶合金的性能及應用前景10-13
• 1.3 非晶合金的形成及影響因素13-17
• 1.3.1 非晶合金玻璃化轉(zhuǎn)變過程13-14
• 1.3.2 影響非晶形成的熱力學因素14
• 1.3.3 影響非晶形成的動力學因素14
• 1.3.4 非晶合金非晶形成能力及其判據(jù)14-17
• 1.4 非晶合金成分設計的共晶點準則和Inoue經(jīng)驗三原則17
• 1.5 Fe基塊體非晶合金及非晶超塑性成形的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.6 本文立題依據(jù)及主要內(nèi)容19-21
• 2 實驗內(nèi)容及方法21-27
• 2.1 樣品制備22-24
• 2.1.1 母合金制備22-23
• 2.1.2 條帶樣品制備23
• 2.1.3 棒狀樣品制備23-24
• 2.2 樣品表征與性能檢測24-27
• 2.2.1 樣品結(jié)構(gòu)表征24
• 2.2.2 合金熱性能及過冷液相區(qū)內(nèi)粘度測定24-25
• 2.2.3 密度測試25
• 2.2.4 力學性能測試25
• 2.2.5 磁性能測試25
• 2.2.6 形貌觀察25-26
• 2.2.7 結(jié)晶化分析26-27
• 3 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的熱性能和非晶形成能力27-47
• 3.1 Fe-Co-P-C-B合金系的熱性能和非晶形成能力27-31
• 3.2 Fe-Ni-P-C-B合金系的熱性能和非晶形成能力31-33
• 3.3 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的熱性能和非晶形成能力33-38
• 3.4 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的結(jié)晶化行為38-44
• 3.5 分析與討論44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 4 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的磁性能、力學性能和超塑性變形行為47-56
• 4.1 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的磁性能47-49
• 4.2 Fe,Co,Ni-P-C-B合金系的力學性能49-51
• 4.3 Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的超塑性變形行為51-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 合金元素對Fe-Co-Ni-P-C-B合金系的非晶形成能力和性能的影響56-64
• 5.1 Fe-Co-Ni-Mo-P-C-B合金系的熱性能和非晶形成能力56-59
• 5.2 Fe-Co-Ni-Mo-P-C-B合金系的力學性能、磁性能和過冷液相區(qū)粘度59-62
• 5.3 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況70-71
• 致謝71-72

【共引文獻】

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本文編號：645379