工業(yè)純?cè)现苽涞蔫F基金屬玻璃及其性能研究.pdf

1、非晶態(tài)合金，亦稱金屬玻璃，具有長(zhǎng)程無序、短程有序的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，表現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能。其中，電磁特性優(yōu)異的鐵基非晶合金，作為鐵芯材料已廣泛應(yīng)用于電子元器件及電力設(shè)備變壓器的生產(chǎn)和制造。鐵基非晶合金制造成本低廉、應(yīng)用過程能耗極低，是一種極具開發(fā)價(jià)值與應(yīng)用前景的綠色節(jié)能材料。但是，經(jīng)過幾十年的科研探索，鐵基非晶合金的玻璃形成形成能力仍然較低，非晶合金的最大尺寸只有十幾毫米，而性能優(yōu)異并能在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的鐵基非晶合金商業(yè)產(chǎn)品幾

2、乎全部為薄帶狀，且厚度僅限幾十微米。因此，打破鐵基非晶合金玻璃形成能力較低與產(chǎn)品形貌單一的瓶頸，探索并開發(fā)出成本低廉、玻璃形成能力較高和性能優(yōu)異的鐵基非晶合金，對(duì)于理解非晶合金的形成機(jī)理，加速鐵基非晶合金產(chǎn)品的商品化和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。本文通過合理的成分設(shè)計(jì)，使用了大量廉價(jià)工業(yè)純?cè)希ㄟ^廉價(jià)海綿鈦的使用取代了(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4初始合金中貴重金屬Nb元素，成功開發(fā)出成分為(Fe71.2B24Y4.8)96

3、Nb4-xTix(x=0，1，2，3，4)的新型鐵基金屬玻璃體系，在降低初始合金制備成本的同時(shí)明顯提高了合金的玻璃形成能力。通過分析研究得到以下結(jié)論:
　　成分為(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4-xTix(x=0，1，2，3，4)的鐵基非晶合金熱力學(xué)性能分析表明，Ti元素的添加可以明顯提高體系的玻璃形成能力。當(dāng)Ti元素含量從從0 at.％增加到4 at.％時(shí)，完全非晶態(tài)樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，晶化溫度Tx均呈現(xiàn)出先上升后

4、下降的趨勢(shì)，且當(dāng)Ti元素含量x=2 at.％時(shí)，名義成分為(Fe71.2B24Y4.8)96Nb2Ti2的合金表現(xiàn)出最大玻璃形成能力，成功制備出最大直徑為6mm的完全非晶態(tài)圓柱狀鑄態(tài)樣品，同時(shí)具有體系中最大的過冷液相區(qū)寬度△Tx=103K，最大的約化玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Trg=0.608以及最大的參數(shù)γ=0.423。
　　隨著該合金體系中Ti元素含量的不斷增加，合金的完全非晶態(tài)樣品的飽和磁化強(qiáng)度Ms整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，樣品的矯頑力Hc受到

5、外界因素影響較多而變化更為復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該體系非晶態(tài)合金的飽和磁化強(qiáng)度Ms和矯頑力Hc與合金的玻璃形成能力GFA之間并無直接聯(lián)系。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，使用不同工藝制備的名義成分為(Fe71.2B24Y4.8)96Nb2Ti2的鐵基非晶薄帶（冷卻速率高）和塊體金屬玻璃（冷卻速率低），受冷卻速率影響合金內(nèi)部形成了不同的磁疇結(jié)構(gòu)，薄帶狀非晶合金的飽和磁化強(qiáng)度較塊體略大且矯頑力大幅降低，表現(xiàn)出更為優(yōu)異的軟磁性能。另外，壓縮力學(xué)性能測(cè)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e-