多组元铁基非晶复合材料的力学性能研究

采用真空感应水冷铜坩埚磁悬浮熔炼以及负压铜模吸铸法制备了Fe-15Mn-5Si-10Cr-xC(x=0.6~1.0)铁基非晶合金复合材料,由C元素含量变化调控合金的热力学参数,分析其组织和室温力学行为变化.结果表明:随着C含量的增加,合金的原子尺寸差δ增大,混合熵ΔS_mix提高,混合焓ΔH_mix降低.合金铸态组织由非晶相和过冷γ-Fe奥氏体相组成,在压应力加载过程中发生马氏体相变并表现出显著的加工硬化.Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.9C合金的ΔS_mix和ΔH_mix分别为1.13 RJ·mol^－1·K^－1和－19.6 kJ·mol^－1,其综合力学性能优异,屈服强度、断裂强度和塑性应变分别为1 300、2 378 MPa和17.2%.     

Zr原子分数对Ti基非晶复合材料腐蚀性能的影响

采用磁悬浮熔炼水冷铜坩埚-负压铜模吸铸法制备了(Ti_0.5Ni_0.5－xZr_x)₈₀Cu₂₀(x=0、0.02、0.04、0.06)非晶复合材料,分析了各种合金试样的相组成,测试了合金试样在人工海水和模拟人体的PBS溶液中的极化曲线,观察了电化学反应后的腐蚀形貌,分析电化学腐蚀产物并进行表征.结果表明:几种合金的组织都是非晶基体与晶体相组成的复合材料,晶体相为B2-Ti(Ni, Cu)奥氏体相和B19’-Ti(Ni,Cu)马氏体相.与晶态TC4合金相比,合金在两种溶液中均具有较好的耐蚀性,且随着Zr元素原子分数的增加,合金的腐蚀抗性也不断增强;当x=0.06时,合金的耐腐蚀性能最为优异,其自腐蚀电位高,为－0.218 V,热力学倾向小不易腐蚀,自腐蚀电流密度较低,为0.912 μA·cm^－2,极化电阻大,为3.4 MΩ·cm²,腐蚀的动力学速率低,且在PBS溶液中合金具有更优异的耐蚀性,在腐蚀形貌中未发现明显的点蚀坑.     

铁基非晶合金的辐照性能

铁基非晶合金由于成本低较、易制备、较好的温度稳定性等优点,并具优异的机械性能、磁性能和耐腐蚀性能而被广泛研究.并且其固有的无序结构有助于抵抗辐照导致的损伤,使得铁基非晶合金可作为抗辐照材料使用.辐照既可以试验铁基非晶合金的性能也是优化铁基非晶合金结构和性能的有效方法.本文综述了铁基非晶合金中子辐照、离子辐照和电子辐照性能的研究进展,探讨了铁基非晶合金的结构和性能与非晶合金的成分以及辐照粒子的类型、能量、注量之间的关系,以及辐照晶化的机制,为进一步促进高性能铁基非晶合金的研究提供了有价值的参考.     

铁基非晶合金耐腐蚀性能研究进展

铁基非晶合金的耐腐蚀性能对其在功能及结构材料领域的应用具有重要的工程意义。本文总结了微合金化元素添加、结构弛豫、纳米晶化、自由体积等对铁基非晶耐腐蚀性能的影响,对近年来铁基非晶耐腐蚀性能及其机理的研究进展进行了简要的介绍。     

不同基片生长γ'-Fe4N薄膜的结构及其磁学性能

采用直流磁控溅射方法, 保持氩气流量不变, 控制氮气的体积分数为10%,125%,15%, 分别用Si（100）单晶和SrTiO₃（100）单晶基片制备Fe N薄膜. 用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等方法对两种不同基片生长Fe N薄膜的结构及磁学性能进行表征. 结果表明: 在SrTiO₃（100）单晶基片上得到了单相γ′-Fe₄N薄膜, 与Si（100）基片上的样品相比, SrTiO₃（100）更有利于诱导γ′-Fe₄N薄膜的取向性生长; 当氮气的体积分数约为12.5%时, 制备单相γ′-Fe₄N薄膜的晶粒结晶度较好, 且饱和磁化强度较高, 矫顽力比Si（100）为基片获得的Fe N薄膜样品低, 软磁性能较好.     

Co基非晶合金形成能力与磁学性能研究

采用单辊快凝法制备出了Co73Si1OB17非晶材料,研究了其非晶形成能力与磁学性能,应用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对条带的显微结构及非晶化程度进行了分析,用示差热分析法（DTA）测量了台金的玻璃转变温度和晶化温度,用振动样品磁强计（VSM）测量了合金的静态磁学性能,实验结果表明,在所研究的合金成分范围内和单辊快淬工艺条件下,钴基合金的非晶态形成能力大,制备非晶薄带较容易,Co73Si10817非晶态合金具有较高的热稳定性,DTA曲线上有一个明显的吸热峰和两个明显的放热峰,合金的玻璃转变温度（Tg）为715K,合金的初始晶化温度（Tx1）为753K,第二个晶化温度（Tx2）为823K,因而合金的过冷液相区△T=Tx1-Tg=38K。Co73Si10817非晶合金具有优异的软磁性能,饱和磁感应强度（Bs）为1.04T,功率损耗（W）、剩磁（Bt）与矫顽力（Hc）为零。     

铁基二元合金非晶形成范围的理论研究

运用Miedema理论计算得到的不同结构的形成焓，结合Alonso等人提出的关于非晶形成范围的理论模型，对二十八个铁基二元合金系统的非晶形成范围进行了系统的研究，并与用机械合金化方法得到的二元合金非晶态形成范围的实验结果进行了比较，结果表明，理论预言的结果与实验结果符合得比较好。说明现在的模型在预测二元合金非晶形成范围上是合适的。     

Cu-Fe-Cr原位复合材料和Fe-Cr纤维的磁学特性研究

采用拉拔变形法制备了Cu-Fe-Cr原位复合材料,并从线材中提取出Fe-Cr纤维。用扫描电镜观察了复合线材和纤维的微观形貌,并用VSM对复合线材和Fe-Cr纤维进行了磁性测试,绘制了磁滞回线。结果表明:复合线材具有磁各向异性,其易磁化方向平行于线材轴向;随着变形量的增大,复合线材的剩磁和矫顽力逐渐增大;Fe-Cr纤维的比饱和磁化强度Ms达到了150 emu.g-1,是一种有潜在应用价值的吸波材料。     

大块非晶合金的研究进展

大块非晶合金由于其在科学技术上的重要意义而广受关注.从大块非晶合金的发展历史出发,综述大块非晶合金形成的各种判据、特性、微观结构分析及其应用,并对今后发展的方向进行展望.     

铁基双层非晶带材压磁效应的研究

采用单辊法制备了宽4.5mm厚25μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材,并利用4294A型阻抗分析仪测试了非晶带材的压磁效应。结果表明,随着频率和压应力的升高,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材的压磁效应出现了明显的加强;双层非晶带材的压磁效应比单层的小,当测试频率为100MHz,测试压应力为2.72MPa时,单层非晶带材的压磁效应为33.03%,双层非晶带材的压磁效应为30.75%。     

Fe基非晶软磁合金的纳米晶化及磁性

研究了Fe78Si9B13,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9,Fe74Cu1Mo2Nb1Si13B9三种非晶软磁合金在753～853K温度间等温退火1h后的纳米晶化行为和磁性,实验证明Cu,Nb和Mo元素的加入有助于提高晶化温度,稳定非晶组织.同时采用差热分析和X衍射仪分析了三种合金的晶化相,测量了其磁滞回线,结果表明1#,2#,3#合金分别在753K,813K,753K退火1h后可获得优良的综合软磁性能.     

Ni7Zr2非晶合金制备及其磁性能研究

采用行星式高能球磨机,通过在室温下球磨纯元素混合粉末制备出Ni7Zr2非晶合金粉末.应用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)对不同球磨时间的混合粉末进行了研究.结果发现球磨时间对混合粉末的结构及颗粒形貌均存在显著影响.随着球磨时间的增加,Ni、Zr颗粒发生严重塑性变形,并且通过冷焊团聚起来,形成具有层状结构的复合颗粒.由于磨球的剧烈撞击,使得结构发生了严重的畸变,从而破坏了原有的有序结构而形成了无序结构.另外,在进一步球磨过程中,合金的晶粒不断减小,形成高体积分数的晶界,而金属粉末不断地发生塑性变形,形成了点缺陷、位错等高密度缺陷,晶格发生严重的畸变,晶体自由能也相应不断上升,最后产生了非晶转变.磁性能测量表明,该合金粉末具有较好的软磁性能.     

Sm对FeCONbAlSiB非晶软磁合金的晶化及磁性能的影响

采用真空电弧熔炼和真空熔融甩带法制备 Fe57-x Co18 Nb4 Al2 Si4 B15 Smx（x=0-3）非晶合金，借助X射线衍射、差热分析以及振动样品磁强计等手段研究稀土元素Sm对制备合金的非晶形成能力、非晶热稳定性、非晶晶化行为以及磁性能的影响。研究结果表明：添加少量Sm能提高 Fe57-x Co18 Nb4 Al2 Si4 B15 Smx合金的非晶形成能力以及非晶热稳定性；随着Sm含量的增加，初始晶化温度由823K提高至871K，过冷液相区由28K提高到44K，初始晶化相为α-（FeCo）相，中间硼化物相的形成分2个阶段进行，即在878～943K范围内析出Fe2B相，在943～1073K范围内析出B6Fe23相。随着Sm含量在该系列合金中的增加，其饱和磁感应强度从1．25T降低至1．09T，矫顽力从11．2A／m增至16．9A／m。     

Fe-Cu-Nb-Si-B快淬带的组织、磁性及微区力学性能

采用单辊熔体快淬法制备宽6~8 mm、厚30~40μm的Fe78.3Cu0.6Nb2.6Si9.5B9合金薄带.其直流磁性能为:饱和磁感应强度Bs=1.06 T,剩磁Br=0.39 T,矫顽力Hc=3.53 A/m,最大磁导率μm=2.43 m H/m;交流磁性能为:铁损P0.5 T/1 k Hz=22.2 W/kg,P0.2 T/100 k Hz=864 W/kg,对应的有效磁导率μe分别为833和1225.场发射高分辨扫描电镜观察发现,不同工艺参数制备的快淬带因晶化程度不同,对应的断口形貌特点也不同,非晶相和纳米晶复合的合金带断口可见镜面区和雾状区、周期性褶皱、河流状花样等,而晶化接近完全的合金带呈沿晶断裂.纳米力学探针研究表明,非晶相和纳米晶复合的合金带的微区硬度和弹性模量低于晶化接近完全的合金带.基于Luborsky法,利用自行设计的装置测量断裂应变,对材料的韧性进行半定量分析.     

NixCu1-x复合团簇镶嵌薄膜的微结构和磁特性

用直流磁控溅射的方法在室温Si基片上制备体积百分比分别为5%,10%,20%,40%的系列Ni Cu磁性复合团簇镶嵌薄膜样品,并利用X射线衍射技术、振动样品磁强计等方法对团簇的微结构和磁性能进行了测试研究。微结构分析表明:薄膜呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方,随着Ni组份的增加,复合团簇膜的晶粒尺寸与平均晶格常数均减小。磁性分析表明:所有样品均表现出铁磁性,随着Ni百分比含量的增加,矫顽力Hc减小,饱和磁化强度MS增加,磁性逐渐增强,且尺寸效应明显。     

铁基非晶软磁合金及其晶化

用差热分析,Ｘ射线衍射,冲击法等方法研究了铁基非晶Ｆｅ７２．５,Ｃｕ１Ｎｂ２Ｖ２ＳＩ１３．５Ｂ９合金及其经不同温度退火处理后材料的结构和磁性。结果表明,合金经３５０℃退火,结构短程有序范围扩大,材料磁化比非晶合金容易;经５２０－５６０℃退火,α－Ｆｅ（Ｓｉ）晶粒析出,得到微晶结构并具有优良的软磁性能,例如相对初始磁导率μｉ≥４．７×１０＾４,矫顽力Ｈｃ≤１．４Ａ／ｍ;在６２０℃以上退火,第二相Ｆｅ     

FeNiPB(Cu,Nb)纳米晶软磁材料的研究

通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜及场发射扫描子显微镜并借助X－ray衍射仪分析研究了Fe基纲米晶软磁材料，结果表明：用机械合金化法可以合成FeNiPB(Cu,Nb）非晶合金，非晶粉末经晶化处理可以得到FeNiPB(Cu,Nb）纳米晶组织。