ndalfeco大块非晶的非晶形成能力、磁性和显微结构研究

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1、上海大学博士学位论文摘要自从上个世纪六十年代美国加洲理工大学的Duwez等人采用熔体快速冷却的方法首先制得了Au．Si非晶合金后，非晶态金属独特的物理性能、化学性能、机械性能和防腐蚀性能而引起了广泛的关注和极大的兴趣。后来，J．J．Croat等人在钕(镨)．铁非晶条带中发现了一般非晶合金所不应具有的硬磁性，成为硬磁性非晶态金属合金(金属玻璃)实验制各和性能研究的先驱。钕(镨)一铁基非晶形成合金体系因为其在科学上的意义和潜在的应用价值而倍受关注，现在已经在Nd(Pr)·A1一Fe、Nd(Pr)一A1．Fe-Co以及Nd(Pr)．A

2、I一(Fe，Co)．B等合金体系中成功地获得了直径最高达到十几个毫米的大块金属玻璃。这些体系的非晶合金有着不同于一般金属玻璃的特性，即在^4热分析曲线上没有出现玻璃转变、室温下表现出无序态合金不应有的硬磁性等，这些奇异的特性使得Nd．Fe基合金成为非晶合金研究中的热点。本文主要围绕上述特性开展研究工作，具体内容如下：1．通过热力学计算和实验研究相结合的方法系统研究Nd．AI—Fe—Co合金体系的非晶形成能力。通过Miedema方法计算Nd．A1，Fe．Co合金体系的非晶形成焓、固溶体形成焓和金属间化合物形成焓，并在此基础上提出一

3、个新的参数x来衡量非晶形成焓和固溶体形成焓、金属间化合物形成焓对非晶形成能力的影响；利用参数z预测Nd—AI—Fe—Co合金体系形成大块非晶的合金成分范围；实验结果证明该参数对于预测Nd．A1一Fe．Co合金体系的大块非晶形成成分范围是比较有效的；2．利用约化玻璃转变温度、Y判据系统分析了Nd—AI．Fe，Co大块金属玻璃的非晶形成能力，获得了该体系合金中理论非晶形成能力最强的Nd47A123Fe20C010合金，计算结果表明其临界厚度可达到16．5mm；3．研究了Nd55A120Fe25、Nd60C040．xAlx(X：5，1

4、0，15)和NdsoAllsFelsC020大块非晶的玻璃转变和晶化动力学，得到了这些合金玻璃转变和晶化的Kissinger方程以及玻璃转变、晶化激活能，并利用Lasoka方程，得到了这些大块非晶的理想玻璃转变温度即Kauzmann温度；上海大学博士学位论文4，通过Nd55A120Fe25、Nd60C040．xAlx(X=5，10，15)和Nd50A115FeI5C020大块非晶晶化过程的Kissingcr方程得到它们的连续加热转变图，并以此比较了合金的热稳定性，发现部分合金的热稳定性与其20K／min加热速率下的过冷液相区宽度

5、不符。通过理论分析。发现用一定加热速率下的过冷液相区宽度来衡量不同非晶合金热稳定性有一定的局限性，而Kauzmann温度用来衡量非晶合金的热稳定性更为合理：5．发现并解释了Nd60AhoFe20Colo大块非晶的奇异晶化．熔化行为，得到了排除部分熔化现象影响的主晶化过程的动力学方程和激活能；6．研究了Nd。AI—Fe．Co大块非晶的磁性能，发现Nd．AI．Fe．Co大块非晶的饱和磁化强度随铁磁性元素的增加而提高，而矫顽力则随Nd含量的降低而降低：7．研究了冷却速率对Nd60AlIoFe20CoIo非晶的显微结构和磁性能的影响，发

6、现高冷却速率下得到的近似软磁的非晶条带基本上是全非晶态的，而低冷却速率下得到的硬磁性的大块试样实际上是由纳米硬磁相加非晶基体构成的；发现Nd60AIIoFe20Colo非晶条带初晶化过程中析出的纳米硬磁相具有与大块试样中的纳米相相同的结构和成分，并造成了退火条带硬磁性的提高，揭示了Nd60A1IoFc20C010台金急冷试样硬磁性的产生机理：8．研究了Nd60AlloFe20CoIo大块试样的热稳定性，发现加热过程中试样矫顽力的稳定性源于大块试样中的纳米析出相的热稳定性，并分析了相交过程中出现的亚稳相及其对试样磁性的影响。关键词

7、：大块非晶，非晶形成能力，动力学，磁性能，显微结构，热稳定性上海大学博士学位论文AbstractSincethefirstreportofsuccessfulpreparationofmetallicglassesbyP．Duwezeta1．inCaltech，thematerialshaveattractedincreasinginterestsduetotheiruniquemechanical，magnetic，electricalandchemicalproperties．Asoneoftheimportantmagne

8、ticamorphousmaterials，RE—Fe(RE=Nd，Pr)metallicglasseswithpromisingmagneticpropertiesweredevelopedby3．1．Croatandhavebeenintensivelyin