非晶及纳米晶fe基合金的结构与性能研究

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1、摘要本文研究了非晶及纳米晶Fe基合金Fe89．5Zr3，786．5Ago_3、Fe895zr27865A903co和Fe895Zr27865Ago3Ta三种材料的显微组织、相组成与晶化过程，并研究和分析了其软磁性能(饱和磁感应强度、剩磁比、动态磁化率等)、电学性能(电阻率)、化学性能(耐腐蚀性)、机械加工性能(脆性)等，探讨了添加元素M(M=Co，Ta、cu、Ti等)与制备工艺对非晶及纳米晶Fe—zr_B．Ag合金显微组织、晶化过程与性能的影响。采用高纯氩气电弧真空炉熔炼成母合金样品，经单辊外圆液态急冷法甩制成非晶及纳米晶Fe基合金薄带，最后再用高纯氩气真空退火(300～700℃／60min退

2、火和300℃／84小时退火)或400℃退火后水淬。本文分析了淬态样品的显微组织与晶体结构，发现淬态样品已发生部分晶化，其中淬态Fe895Zr27865Ago3Ti合金含有Ⅱ一Fe、Fe3B、Fe2B三种结晶相，F0895zr37865Ago3合金含有a—Fe相；样品中辊轮接触面与自由表面的结构和形貌都有差异，自由表面产生织构，辊轮接触面则有甩带时被俘气体冷凝形成的凹斑。对样品的晶化温度(Tx)分析发现，Fes95Zr3786sAgo3、Fea9．sZr2786sAgo3Co合金的晶化分两个阶段，分别对应晶化温度疋l和瓦2，其差值AT=Tx2．Txl(210～230℃)大，则有利于形成单一的a．

3、Fe相。这三种材料的放热峰较宽，表明晶化速度慢。合金的晶化温度瓦l和兀2所对应的析出相分别为bcca—Fe相和Fe—zr或Fe．B化合物等析出相。随着退火温度(咒)的升高，Fe89．sZr”B6．sAgo．3、Fe895Zr2．7865Ago3co和F0895zr2786sAgo．3Ta合金中结晶相的衍射峰增强，在400～500℃间退火时开始大量晶化，表明淬态非晶组织开始析出n—Fe晶粒并长大。透视电镜观察发现Fe89．5zr37865Ago3合金在600℃退火时除非晶相外，同时存在Ⅱ一Fe、Fe3B、Fe2B三种结晶相。淬态时已部分晶化的非晶Fe基合金的结晶过程主要可归结为两种：一是淬态时已

4、有的晶粒和晶核继续长大，之后相邻晶粒间可合并为长条状；二是完全非晶化的组织可形核、析出新结晶相，形成均匀、细小的网状晶粒组织，最后细小晶粒长大，也可能细小晶粒与大晶粒共存。点阵参数与退火温度关系的研究发现，随着退火温度的升高，09—Fe相点阵参数口。减小，这是由于Zr、B原子在旺一Fe相中的溶解度减小，或B、Si原子置换式固溶到毡一Fe中以及纳米量级晶粒尺寸效应的缘故。此外，由x射线衍射线线宽法测得的样品平均晶粒尺寸为20nm量级，不随退火温度的升高而单调增大，在600℃退火时晶粒尺寸反而要比700℃退火时略大，其直接原因是a—Fe衍射峰的半高宽bⅧ不规则。Il华南理工大学硕士学位论文对样品软

5、磁性能的研究发现，400℃淬火能增加饱和磁感应强度(B。)和降低剩磁比(BdB。)。B。在样品经500～600℃退火时达到最大，如Fe89．5Zr27865Ago3Ta在600℃退火时B。为l-343T，BrlB。和电阻率(p)随退火温度的升高都有下降趋势，但FeB95Zr3．786sAgo3和FeB95Zr2786sAgo3Co合金在400℃的电阻率P却略有增大。曰。、丑。／凤和P三者的总体变化规律可由在退火过程中非晶0【一Fe相的形成和n．Fe相晶粒的析出、长大过程来解释。对样品的耐腐蚀性能和脆性分析发现，样品耐酸、cl腐蚀性能较差，耐碱腐蚀性能好。Fe895Zr2786．5Ago．3Co

6、合金的韧性很好，即使300℃退火后也要对折1800才断，除此以外的其余实验材料的脆性都很大，如淬态Fe89．5Zr3．786．sAgo．3合金的弯曲断裂相对应变(eS)为0．18，而经600℃退火后仅为0．007。关键词：非晶及纳米晶Fe基合金、软磁合金、结构与性能、非晶晶化过程、形核与长大ⅢAbstractMicrostructure，crystallizationprocessesandcompositionofamorphousFe—basedalloyswithnanocrystallineparticles，suchasFen95Zr37865Ago3，Fes9．5Zr2．786sA

7、903Coandges9．5Zr2786sA903TaalloyswereinvestigatedinthethesesSoftmagneticproperties，suchassaturation．magneticinduction(坟)，ratioofremanence(BrlBs)，acsusceptibility如)andSOon，electricalproperties，sayresis