微量稀土对fecrmocb系块体非晶合金形成能力影响及力学性能的研究

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1、摘要本文采用铜模吸铸工艺成功制各了一系列的FecrMocB系无磁铁基块体非晶合金，即FecrMoCB系非晶钢，采用x射线衍射仪(xRD)、示差扫描量热分析仪(Dsc)、扫描电子显微镜(sEM)、显微硬度计、单轴压缩实验及纳米压痕实验等测试了Fe48Crl5M014c1586M2(M=Y，Pr'Gd，Tb)，Fe50+xCrl5Mol4c】586Gdx(x=l，2，4，6)块体非晶合金的结构、热学性能和力学性能。并分析了微量稀土元素以吸部分非稀土元素对FecrMocB系非晶钢玻璃形成能力及部分性能的影响。论文的主

2、要工作包括以下几个方面：(1)通过添加微量稀土元素替换Fe的方法，分别探讨了不同族稀土元素，不同含量稀土元素对FeCrMoCB系非晶钢玻璃形成能力的影响。添加稀土元素Y、Pr、Gd、Tb替换Fe50crl5Mol4C1586中2at．％Fe，能够制得一系列的Fe48Crl5Mol4C1586M2(M=RE)系非晶铡，Fe48crl5Mol4c1586M2(M=YjPLGd，Tb)的t⋯依次为8mm，3mm，12mm，12mm。稀土的添加量对FecrMocB系非晶钢形成能力存在影响，FecrMocB系非品钢的形成

3、能力随着Gd含量的增加而呈现先增大后减小的变化，当添加量为2at．％时，非晶形成能力最好，当Gd≥6at．％时，不能形成中5mm的完全非晶合金。(2)通过添加非稀土元素Hf、P、si等，尝试性探讨非稀土元素对Fecrl“ocB系非晶钢形成能力的影响，其中Hf的添加不能明显的提高FecrMocB体系的非晶形成能力；而添加P对FecrMocBY体系的非晶形成能力有不利影响，而添加Si、Co则有可能存在正面的影响。(3)Fe48Crl5Mol4C1586M2(M=Y；Pr’Gd，Tb)块体非晶的玻璃转变温度R为550

4、℃左右，晶化起始温度T。为≥600℃，过冷液相区为△Tx在49．8℃和75．9℃之间，连续升温过程均表现为多级晶化行为。其中Fe48Crl5M014c1586M2(M=Y，Gd，Tb)合金均具有较高的玻璃形成能力及良好热稳定性。对于块体非晶F050一。Crl5Mol4C1586Gdx(x=2，4)，当Gd的含量从2at．％增加到4at．％后，B向低温区移动，变为543．3℃，而T。T。l都向高温区移动，△T；从59．2℃提高到73．0℃，热稳定性提高。厂东【业丈学r学帧十学位论义(4)中5mm的Fc48Crl5

5、Mol4C1586M2(M=Y'Gd，Tb)块体非晶合金的Hv分别为1348．3、儿70．6、1233．3，当试样尺寸在5一IOmm之间时显微硬度基本上保持不变；Fe48Crl5Mol4C1586M2(M=Gd，Tb)块体非晶的试样尺寸从3mm增大到12mm时，显微硬度在1400Hv一1100Hv范围内大致呈下降趋势。直径为5mm的Fe5n。Crl5Mol4c1586Gd。(x=1，2，4，6)块体非晶的显微硬度随Gd含量的增加呈现出先F降后增加的变化规律；添加不同的稀土元素Y、Pr、Gd和Tb，对Fe48cr

6、l5Mol4C1586M2(M=Y'Pr'Gd，Tb)的显微硬度影响与其非晶最大尺寸t。。。具有一定的相关性。(5)Fe48Crl5Mol4c1586M2(M=Gd，Tb)块体非晶的压缩断裂强度o。f在650一900MPa之间，压缩试样与应力轴平行开裂或撕裂成两个或几个部分，压缩断裂角接近于Oo。相对压缩率￡f均较低，在0．40％一1．78％之间。(1)5mm的Fe48crl5Mo】4c1586M2(M=Gd，Tb)块体非晶的￡f相对于中3mm的要高，且除了弹性形变外，还发生一定量的塑性形变。(6)中5mm的块

7、体非晶合金的纳米压痕试验结果表明：在微区受压情况下，FecfMocBM(M=Gd，Tb)jF品制的微米或亚微米尺度的力学行为是相近的。纳米压痕试验测得的杨氏模量、Hv、纳米压痕硬度如下表：关键词：非晶钢；玻璃形成能力；热稳定性；力学性能IIABSTRACTABSTRACTAserIesofFeCrMoCB．basednon—ferromagneticbulk眦talIicglassy(BMG)alloys，i．eamorphoussteels，werepreparedbymeansofcopper-moldVa

8、cuumsuctioncasting．Theglassystructure，lhermalstabiIiIy'gIass-forrnjngability(GFA)andfnechanicalp

9、0pertiesof【hesealloysw油noⅡ讧nalcompositionofFe48CrIjMol4C1586M2(M=YPLGd，Tb)，andFe5啦xC‘lsM014C1586G