铁基块体非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀行为

利用电化学极化曲线和电化学阻抗(EIS)测试方法研究了Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金在0.5,1,2以及4mol/LNaOH溶液中的腐蚀行为。极化曲线测试结果表明,Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金在各种浓度的NaOH溶液中都具有很好的耐蚀性,阳极极化曲线表现出明显的钝化特征。随着NaOH溶液浓度的增大,其耐蚀性能逐渐下降。EIS结果显示,在开路电位下,Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金在不同浓度下的NaOH溶液中的Nyquist图均由单一的容抗弧构成。随着NaOH溶液浓度的增大,容抗弧的幅值越来越小,说明非晶合金的耐蚀性能逐渐减弱。这一结果与极化曲线结果一致。

铁基块体非晶合金的空泡腐蚀研究

通过对超声空化作用过程中试样表面物相组成变化和试样失重的实验研究,分析了Fe74Al4Ga2P12B4Si4铁基块体非晶合金的空蚀过程。分别采用处于晶态和非晶态的铁基块体合金,在自来水中进行超声空化实验,确定了材料特性对空蚀过程的影响。结合已有的空泡形成和溃灭理论,初步提出了铁基块体非晶合金的耐空蚀机理。

全金属组元铁基块体非晶的制备与性能研究

为了获得良好的玻璃形成能力,通常在铁基非晶合金中添加类金属元素(P、C、B、Si等),但这些铁基非晶合金大多室温塑性很差,且其脆性与其类金属元素的种类、含量以及分布有密切关系,因而本文选取全金属组元铁基非晶合金(Fe_(0.52)Co_(0.3)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10),通过旋淬甩带与铜模喷铸的方法分别制备了条带与块体试样,并采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机等进行了相关性能研究.研究表明:(Fe_(0.52)Co_(0.3)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)的临界尺寸在1～2 mm,玻璃转变温度为482℃,过冷液相区达到70℃;直径为1 mm的非晶棒材的屈服强度为2 190 MPa,断裂强度达到2 800 MPa,塑性应变量为3.6%.全金属成分中更多的金属-金属键合方式可能是其拥有较好塑性的原因.

铁基软磁块体非晶合金玻璃形成能力的研究进展

本文首先介绍了当前铁基软磁块体非晶合金的主要研究体系,并重点讲述了合金元素对合金的热稳定性参数如晶化温度Tx、玻璃转变温度Tg及过冷液相区ΔTx的影响。铁基非晶合金的玻璃形成能力与ΔTx有密切关系并强烈依赖于合金成分。进而总结了合金元素对铁基软磁块体非晶合金的玻璃形成能力影响的一般规律。

Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金在HCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学极化曲线和电化学阻抗(EIS)测试方法研究Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金在0.5,1,2以及4mol/LHCl溶液中的腐蚀行为,并比较了1mol/LHCl溶液中非晶合金和不锈钢的腐蚀行为。极化曲线测试结果表明,Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金在各种浓度的HCl溶液中都具有很好的耐蚀性,阳极极化曲线表现出明显的钝化特征。随着HCl溶液浓度的增大,其耐蚀性能逐渐下降。在1mol/LHCl溶液中,非晶合金的自腐蚀电位高于不锈钢,自腐蚀电流密度比不锈钢小1个数量级。EIS结果显示,在开路电位下,Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金和不锈钢的Nyquist图均由单一的容抗弧构成,但非晶合金的电化学转移电阻Rt比不锈钢的大2个数量级,这一结果与极化曲线结果一致,说明非晶合金在HCl溶液中的耐蚀性能优于不锈钢。

一种高强度铁基非晶合金

在铜模铸造条件下制备了直径为5mm的Fe48-xNixCr15Mo14C15B6Y2(x=1,3)和7mm的Fe46Ni2Cr15Mo14C15B6Y2的块状非晶合金。通过XRD和DSC分析,Fe48-xNixCr15Mo14C15B6Y(x=1,2,3)非晶合金的过冷液相区宽度分别为43.8℃、46.1℃和35.2℃。经力学性能测试,压缩断裂强度分别达到了2997MPa、2881MPa和2850MPa。

FeCoCrMoCBY块体非晶合金在强酸介质中的耐蚀性能

采用静态浸泡法研究了Fe43.7Co7.3Cr14.7Mo12.6C15.5B4.3Y1.9块体非晶合金(BMG)在浓HCl、浓H2SO4、浓HNO3以及王水中的腐蚀行为。研究表明该合金在强酸介质中具有优异的耐蚀性,在王水中浸泡236h的平均腐蚀速率仅为不锈钢的1/130。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分别对非晶合金在王水中腐蚀后的形貌和表面钝化膜的成分进行了分析。结果表明,合金的非晶态结构促使腐蚀过程中发生均匀腐蚀以及Cr元素在钝化膜中的富集是其具有强耐蚀能力的主要原因。

基于团簇线的Fe-B-Y基五元块体非晶合金

在三元Fe-B-Y合金系中,以团簇线判据设计了5个基础合金成分,即5条成分线Fe_8B_3-Y,Re_8R_2-Y,Fe_(83)B_(17)-Y,Fe_6B-Y和Fe_9B-Y与一条团簇线Fe_(12)Y-B的交点.在此基础上加入微量Nb和M(M=Ti,Hf,Ta,Mo,Ni和Sn)形成五元合金,用铜模铸造方法制备出直径为3mm的合金棒.考虑到元素B和Y在合金制备过程中的损耗,对每个合金进行了成分修正.在M=Ti,Hf,Ta和Mo时,能够形成块体非晶合金的三元基础成分均接近Fe_8B_3-Y与Fe_(12)Y-B两条团簇线交点成分,表明其对应的基础团簇为Archimedes八面体反棱柱Fe_8B_3.最佳非晶成分为(Fe_(69.9)B_(24.6)Y_(5.5))_(96)Nb_2Ti_2,其T_g=944 K,T_x=997 K,T_(rg)=0.666.当M=Ni和Sn时,均没有得到块体非晶合金.

Fe_(74)Al_4Sn_2(PSiBC)_(20)块体非晶合金的制备与晶化研究

利用铜模吸铸法制备了5mm× 8mm× 1mm的Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 和Fe74 Al4 Sn2 P1 1 C4 B4 Si1 块体非晶合金圆环。Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 和Fe74 Al4 Sn2 P1 1 C4 B4 Si1 块体非晶合金具有较高的约化玻璃转变温度 (Tg Tm≈ 0 6 0 )。Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 块体非晶合金的晶化过程是二步晶化 :非晶相→非晶相′+α Fe→α Fe +Fe3P +Fe2 B +Fe3B +Fe3C ,而Fe74 Al4 Sn2 P1 1 C4 B4 Si1 块体非晶合金的晶化过程是一步晶化 :非晶相→α Fe+Fe3P +Fe2 B +Fe3B +Fe3C。一步晶化的Fe74 Al4 Sn2 P1 1 C4 B4 Si1 块体非晶合金具有更宽的超冷液相区。二步晶化的Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 块体非晶合金的热磁曲线分为四个阶段 :室温→Tg→Tx→Tp1 →高温 ,而一步晶化的Fe74 Al4 Sn2 P1 1 C4 B4 Si1 块体非晶合金的热磁曲线分为三个阶段 :室温→Tg→Tx→高温。α Fe的析出导致铁基块体非晶合金饱和磁化强度值Ms 上升 ,而结晶化合物Fe3P、Fe2 B、Fe3B和Fe3C的同时析出导致Ms 值的下降。

Ni/Co比例及微量Dy对FeCoNiBSiNb块体非晶合金玻璃形成能力和磁性能的影响

采用水冷铜模吸铸工艺制备了一系列的(Fe0.5Co1-xNix)72B19.2Si4.8Nb4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.4)块体非晶合金,并采用X射线衍射仪(XRD)、差热分析仪(DTA)、振动样品磁强计(VSM)测试了块体非晶合金的结构、热稳定性和软磁性能。探讨了不同Ni/Co比例及添加稀土元素Dy对FeCoNiBSiNb系合金玻璃形成能力(GFA)、热稳定性及磁性能的影响。结果表明:当x=0.05,0.1,0.15,0.2时可制备出直径2mm的非晶合金棒,但不能获得3mm非晶合金棒,x=0.25,0.3,0.4均不能获得直径2mm的非晶合金棒,且随Ni/Co比例的增大,即随Ni含量的增加,热稳定性先增加,后逐渐减小,过冷液相区ΔTx逐渐减小,非晶合金的玻璃形成能力呈下降趋势,非晶合金的饱和磁化强度(Ms)下降。添加1at%Dy后,提高了合金的非晶形成能力,可制备出直径3mm的[(Fe0.5Co0.4Ni0.1)72B19.2Si4.8Nb4]99Dy1非晶合金棒,但合金的Ms下降。

Fe_(75-x)M_xHf_3Y_2B_(20)(M=Co,Nb;x=0,4)块体非晶合金的制备及其热、软磁性能

采用单辊法和铜模铸造法制备了Fe75-xMxHf3Y2B20(M=Co,Nb;x=0,4at%)合金系的非晶薄带和非晶棒样品,并测试了该非晶合金系的差示扫描量热曲线、X射线衍射图谱和软磁性能。结果表明:少量的Nb或Co替代Fe75Hf3Y2B20中的Fe元素,合金的热稳定性和玻璃形成能力可得到明显的提高;其中Fe71Nb4Hf3Y2B20的过冷液相区宽度?Tx高达75K,约化玻璃转变温度Trg为0.58,直径达4mm,饱和磁感应强度为0.97～1.08T,该非晶合金同时具有较大的热稳定性、较强的玻璃形成能力和较好的软磁性能。

铜模吸铸法制备的Fe_(74)Al_4Sn_2P_(10)Si_4B_4C_2块体非晶与块体纳米晶合金

利用铜模吸铸法制备了直径1.0mm和 2 .0mm的Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 块体非晶合金和直径 2 .0mm的Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 块体纳米晶合金圆棒。利用X射线衍射、差示扫描量热仪 (DSC)和差热分析仪 (DTA)对Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 块体非晶合金的结构和热性质进行了测定。该非晶合金的超冷液相区ΔTx 为 16 .7K ,约化玻璃转变温度Tg Tm 和Tg Tl 分别为 0 .6 0和 0 .5 7。Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 合金接近共晶成分 ,在 10K min的冷却速率下其过冷度可达 86 .7K。利用透射电子显微镜 (TEM)观察了制备态的Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 纳米晶合金圆棒的结构 ,为非晶基体上均匀分布的尺寸 10～ 2 0nm的α Fe晶粒。Fe74 Al4 Sn2 P1 0 Si4 B4 C2 合金能达到较大的过冷度 ,具有较高的约化玻璃转变温度 (接近共晶合金成分 )和过冷合金熔体的二步相析出有利于块体非晶合金和块体纳米晶合金的形成。铜模吸铸法既可制备块体非晶合金 ,也可制备块体纳米晶合金 ,是一种很有吸引力的制备块体非晶合金和块体纳米晶合金的方法 ,并进一步证实利用快速凝固法可以直接制备块体纳米晶合金。

Fe-Co-B-Si-Nb-Cr软磁块体非晶合金的制备及性能

采用微合金化技术,用铜模铸造法制备Fe-Co-B-Si-Nb-Cr块体非晶合金。借助于XRD、TEM、DSC、DTA和VSM表征该玻璃合金系的玻璃形成能力和软磁性能;借助动电位极化、宏观压缩试验和纳米压痕技术测试该玻璃合金系的腐蚀和力学性能。结果表明:Cr元素的加入,尽管稍微降低了Fe-Co-B-Si-Nb玻璃合金的形成能力,但却明显改善了它的软磁性能、力学性能和腐蚀性能;用铜模铸造法,可获得最大直径为4mm的玻璃棒;这些块体非晶表现出高饱和磁感应强度(0.81～1.04T)、极低的矫顽力(0.6～1.6A/m)、200～215GPa的杨氏模量、约2%的弹性应变和0.7%的塑性应变,还拥有超高的断裂强度(3840～4043MPa);用深度敏感纳米压痕技术研究了{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96-Nb0.04}96Cr4块体非晶合金的室温塑性变形;该合金的纳米压痕变形行为与加载速率有关:在0.75～3mN/s加载速率下,发现了显著的锯齿流变;当增大到6mN/s时,锯齿流变逐渐消失。另外,当Cr含量(原子分数%,下同)从x=0增加到x=4时,该块体非晶合金在0.5mol/LNaCl溶液中,腐蚀速率和腐蚀电流密度分别从7.0×10-1减小到1.6×10-3mm/y、从3.9×10-6减小到8.7×10-7A/cm2。

Fe-Nd-B-Zr块体非晶合金的形成能力和磁性能

以Fe-Nd-B系块体非晶合金为前驱体制备永磁材料。在Fe70Nd10B20三元合金及其邻近成分点中微量添加Zr元素,采用熔体旋淬法和铜模喷注法制备样品,通过XRD和DSC表征非晶形成能力。对Fe70Nd9B20Zr1块体非晶合金进行退火晶化处理,采用XRD分析晶化产物,通过VSM表征不同晶化阶段的磁性能。结果表明,合金体系的非晶形成能力得到提高,在Zr原子分数为1%时获得临界尺寸为2mm的块体非晶合金;Fe70Nd9B20Zr1块体非晶合金在946K,600s退火时得到最佳硬磁性能,剩磁(Br)、内禀矫顽力(iHc)和最大磁能积(BH)max分别为0.54T,348kA/m和24.1kJ/m3。该合金体系可应用于直接通过铸造和热处理工艺制备块体纳米复合永磁材料。

Co、Ni添加对FeBYNb块体非晶合金玻璃形成能力和磁性能的影响

采用铜模吸铸工艺成功制备了一系列的(Fe1-x-yCoyNix)68.4B23Y4.6Nb4块体非晶合金,并采用X射线衍射仪(XRD)、差热分析仪(DTA)、振动样品磁强计(VSM)测试块体非晶合金的结构、热稳定性和磁性能。探讨了不同Co、Ni含量对(Fe1-x-yCoyNix)68.4B23Y4.6Nb4系合金玻璃形成能力(GFA)及磁性能的影响。结果表明:合金(Fe0.5Co0.5)68.4B23Y4.6Nb4、(FexNi1-x)68.4B23Y4.6Nb4(x=0.05、0.1、0.15、0.2)、(Fe1-x-yCoyNix)68.4B23Y4.6Nb4(x=0.15、0.3、0.45,y=0.1、0.2)均可制得直径为3 mm的非晶棒。该系列合金均具有良好的软磁性能,但随着Co、Ni含量的增加,其饱和磁化强度均下降。

Fe-Dy-B-M(M=Nb,Ti)块体非晶合金玻璃形成能力及其磁性能的研究

采用水冷铜模吸铸法制备了一系列直径为2mm的(Fe72Dy6B22)1-xNbx(x=0.02,0.03,0.04,0.05)和(Fe72Dy6B22)1-xTix(x=0.01,0.02,0.03,0.04)非晶合金棒,并测试了块体非晶合金的结构、热稳定性和软磁性能。结果表明:一定量的Nb、Ti的添加有助于改善合金的热稳定性和非晶形成能力。其中(Fe72Dy6B22)0.96Nb0.04的过冷液相区宽度ΔTx高达58℃,饱和磁感应强度为75.2 emu/g,该合金同时具有较大的热稳定性、较强的玻璃形成能力和较好的软磁性能。

Fe-C-Si-B-P-Cr-Mo-Al块体非晶合金的制备与压缩性能

采用工业原料通过水冷铜模铸造法制备了直径为5 mm的Fe69C7.0Si3．584．8P9．6Cr2．1Mo2．0Al2．0块体非晶态合金．利用DSC,DTA和XRD对该非晶态合金的热稳定性进行了研究．其玻璃转变温度Tg、过冷液相区△Tx(=Tx-Tg)、约化玻璃转变温度Trg(=Tg／Tl)和玻璃形成能力参数γ(=Tx／(Tg+Tl))分别为784 K,27 K,0．601和0．388．该非晶合金的晶化过程分为两个阶段;首先析出α-Fe相,随后Fe3C,Fe2P,FeB,Fe2B相同时析出．压缩性能测试显示该合金的断裂强度为3870 MPa,Young’s模量为177 GPa,弹性形变为2．1％,塑性形变为0．29％．

多组元的铁基非晶合金耐蚀性与团簇振动性能的相关性

通过调整Fe_(57.47-x)Cr_(11.84+x)Mo_(10.09)C_(11.6)B_7Y_2(x=0,2,4,6)成分中的Fe/Cr原子百分比获得了具有优异耐蚀性和热稳定性的铁基非晶合金。采用电化学方法及拉曼光谱仪对铁基非晶合金耐蚀性与团簇振动性能的相关性进行了研究。电化学测试结果表明:在质量分数为3.5%NaCl溶液中,随着Fe/Cr比的增加,铁基非晶合金的耐蚀性呈先增强后减弱再增强的变化趋势。室温下的拉曼光谱测试结果表明,非晶合金内部的团簇振动波数随着Fe/Cr比的增加呈先减小后增大再减小的变化规律。团簇振动波数的变化改变了非晶合金内部的吉布斯自由能,从而使得腐蚀过程中的电流密度发生变化,最终导致了非晶合金的耐蚀性的改变。铁基非晶合金在3.5%NaCl溶液中的电流密度与团簇的振动波数符合关系式y=1.616 8+0.005 42e^(x/(235.2))。

Fe72B22Y6块体非晶合金在600～700℃空气中的氧化行为

铁基块体非晶合金由于具有优良的软磁性能和机械性能，是微电子铁心和软磁管件用的最佳材料。为了在较高温度下使用铁基非晶合金，了解合金在高温下的氧化行为是非常重要的。因此，研究了Fe-B-Y三元非晶合金的氧化行为，特别是非晶组织在其氧化机理中的作用。研究用的铁基非晶合金Fe72B22Y6（原子百分数）是由压铸法制得，并用电弧熔炼法制备同成分的晶态合金以供对比研究。非晶态合金试样直径为1mm、长10mm，晶态试样剪切成矩形（5×5×2．5mm^3），随后均用金刚石研磨膏加以研磨。

铜模吸铸法制备的Fe_(74)Al_4Sn_2(PSiBC)_(20)块体非晶与块体纳米晶合金

利用铜模吸铸法制备了直径Φ1.0mm和2.0mm的Fe74Al4Sn2(PSiBC)20块体非晶合金和直径2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体纳米晶合金圆棒.利用X射线衍射、差示扫描量热仪(DSC)和差热分析仪(DTA)对Fe74Al4Sn2(PSiBC)20块体非晶合金的结构和热性质进行了测定.该非晶合金系在凝固前能够获得较大的过冷度,并具有较高的约化玻璃转变温度Tg/Tm(Tg/T1).利用透射电子显微镜(TEM)观察了制备态的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2纳米晶合金圆棒的结构,为非晶基体上均匀分布的尺寸10-20nm的α-Fe晶粒.合金凝固前获得较大的过冷度,较高的约化玻璃转变温度和多步晶相析出过程有利于获得块体纳米晶材料.铜模吸铸法既可制备块体非晶合金,也可制备块体纳米晶合金,是一种很有吸引力的制备块体非晶合金和块体纳米晶合金的方法,并进一步证实利用快速凝固法可以直接制备块体纳米材料.