Cu元素添加对Fe基非晶合金结构-性能影响的研究进展

非晶合金(metallic glass, MG)因其独特的短程有序、长程无序结构,具有许多优异的物理和化学特性。其中,Fe基非晶合金(Fe-based metallic glass, Fe-MG)由于优异的磁性能、力学性能、耐腐蚀性能,及其原材料成本低等优势,显示出巨大的应用前景和研究价值。近年来,研究者们致力于通过合金成分设计调控Fe-MG的结构,进而改变材料的变形行为与性能特征。研究发现,Cu元素的添加可以显著影响FeMG的理化性质和力学性能。通过深入分析Cu元素对传统Fe-MG、纳米晶合金和高熵MG结构和性能的不同影响,探讨Cu元素的添加对MG的弛豫行为、晶化行为、熔化和凝固行为、玻璃转变行为、玻璃形成能力、机械性能、磁性能与其他性能的作用机制,发现Cu元素的添加能够促进Fe-MG基体中α-Fe团簇的析出,从而改变材料的变形行为与性能特征。研究结果表明:有望通过成分设计来调控MG的变形行为,进而为实现性能优化提供理论指导和实验参考。

高速电弧喷涂Fe基非晶涂层的晶化行为及其电化学腐蚀特性

利用高速电弧喷涂技术制备了FeNiCrBSiNbW非晶涂层,随后对其进行了不同温度的晶化处理;探讨了Fe基非晶涂层的晶化行为及其对电化学腐蚀特性的影响规律。采用X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪、电化学工作站对不同温度晶化处理后涂层的组织结构和电化学腐蚀行为进行表征。结果表明:随晶化处理温度的升高,FeNiCrBSiNbW非晶涂层的非晶相含量与孔隙率逐渐降低,涂层在3.5 wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性逐渐下降,喷涂态涂层中高的非晶相含量以及低的硼化物含量均有助于其耐腐蚀能力的提升。

Fe基非晶涂层厚度与其爆炸喷涂沉积特性及性能

目的 评估沉积厚度对Fe基非晶涂层在殷瓦钢基体上服役性能的影响。方法 利用爆炸喷涂在殷瓦钢表面沉积了4种不同厚度(d_(AC1)≈50μm,d_(AC2)≈150μm,d_(AC3)≈250μm,d_(AC4)≈500μm)的Fe基非晶涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计、纳米压痕仪、液压式万能试验机、电化学工作站等,研究了涂层的微观结构、物相组成、显微硬度、弹性模量、残余应力、结合强度和电化学腐蚀特性。结果 不同厚度Fe基非晶涂层均未出现明显的晶化现象,AC1涂层的孔隙率明显较高(2.8%~1.4%),在厚度增至AC3时涂层与基体界面出现了明显的裂纹,且裂纹随着厚度的增加继续恶化,至AC4时在截面形貌上仅观察到少量界面结合连接区域;随着涂层厚度的增加,涂层孔隙率、冷却残余拉应力和结合强度显著降低,显微硬度和弹性模量略有上升。AC1涂层因形成了电偶腐蚀,从而加剧了基体腐蚀,不具备耐腐蚀防护能力。当涂层厚度达到AC3后,涂层的腐蚀电流密度小于基体的腐蚀电流密度,其腐蚀电位和极化电阻均高于基体的,且腐蚀电流密度随着厚度的增加继续降低,AC3级及更厚的Fe基非晶涂层对基体形成了有效防护。结论 Fe基非晶涂层的结合性能和耐蚀性与涂层厚度变化趋势相反,涂层沉积厚度应根据涂层的服役工况而定。在耐蚀性工况下涂层应达到AC3级或更厚。

Fe基非晶合金涂层的研究进展

介绍了Fe基非晶合金涂层的制备特征以及工艺参数、添加元素及热处理对涂层组织与性能的影响,并指出Fe基非晶合金涂层存在的问题和发展方向。

合金化与磁场热处理对Fe基非晶纳米晶带材高频磁性能影响的研究

随着宽禁带隙半导体在功率电子及电机控制领域的深入应用,软磁材料是实现高频工作的核心材料,铁基非晶纳米晶因其具有较低的磁致膨胀系数及均匀的磁各向异性等优点,在功率电子设备及电机等领域具有广阔的应用前景。铁基纳米材料的工作频率一般在0.5-150 kHz之间,但随着工作频率的提高,其磁导率会急剧下降,不能适应高频率工作条件下的工作需求。因此,发展具有优良高频磁学性能的软磁材料是目前国际上的一个热门课题。

Fe基非晶合金涂层的等离子喷涂制备工艺研究

一种 Fe基非晶合金粉末 (含 Si,B,Cr,Ni等 )被用于大气等离子喷涂试验 ,结果表明 ,采用等离子喷涂工艺成功地制备出了一种高非晶含量的 Fe基非晶合金涂层 ,涂层各区域的组织均匀一致 ,涂层由变形良好的带状粒子相互搭接堆积而成 ,涂层致密度高 ,孔隙率低 ,氧化物含量较少 ,并具有很高的硬度 ,显微硬度在 5 30～ 790 Hv0 .1范围内 ,涂层与基材结合良好 ,结合强度可达 2 7MPa以上 。

Fe基非晶合金的恒导磁性能研究

研究了Fe基非晶合金在不同热处理工艺条件下的恒导磁性能。结果表明,通过简单的横向磁场热处理工艺,可将具有高饱和磁感应强度的Fe基非晶合金制成无间隙的恒导磁磁芯,并且具有良好的综合磁特性。合金在350℃处理时,恒磁范围达到400A/m,磁导率约为3.14×10-3T.m/A,随保温时间的延长,恒磁场范围提高到600A/m以上,但磁导率降低,约为1.25×10-3T.m/A。在晶化温度以下,提高横向磁场热处理温度有利于提高材料的恒导磁性能。

Fe基非晶合金涂层的微结构与性能研究

利用超音速火焰喷涂（HVOF）技术，在Cr18Ni9Ti不锈钢基体上成功制备了Fe基非晶合金涂层．并对涂层的微观组织结构、热稳定性和耐腐蚀性能等进行了研究．结果表明，涂层具有较高的非晶相含量，呈典型的层状分布，组织均匀致密；在非晶基体相中弥散分布有少量团簇状和枝晶状的α—Fe固溶体析出相，其晶粒尺寸约为50～500nm涂层具有较高的热稳定性，在879K以下使用不会发生晶化过程；涂层在质量分数为3．5％NaCl水溶液中存在明显的钝化现象，有较宽的钝化区间和较高的过钝化电位，呈现出优异的抗氯离字点蚀能力．

基于工业合金激光熔覆制备Fe基非晶涂层

以FeCoCrMoCBY块体合金为熔覆材料,采用激光熔覆在低碳钢表面制备非晶涂层,探讨不同激光功率对涂层成形及组织的影响,通过显微硬度仪、电化学工作站测试涂层显微硬度及耐腐蚀性能。研究结果表明,其他参数不变,激光功率为17.6~20.8 W时,涂层成形良好,与基材呈典型冶金结合。随激光功率增加,涂层稀释率升高,裂纹倾向增大,非晶化程度降低。激光功率为17.6 W时,涂层主要由非晶组成,稀释率低于24.2%,结构致密,包括热影响区、熔合区和熔覆区;涂层平均显微硬度为1 330HV,约高于基材9倍,在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能明显优于316L不锈钢。

Fe基非晶合金涂层的多晶型晶化过程研究

等离子喷涂Fe基非晶合金涂层的晶化温度在 5 90℃左右。在高于晶化温度热处理时 ,涂层首先以多晶型晶化方式直接结晶形成亚稳的Fe2 3(c ,B) 6 和Fe2 3B6 化合物相。随热处理时间延长 ,Fe2 3(C ,B) 6 和Fe2 3B6相发生分解 ,逐渐转变为更稳定的Fe3B相和Fe固溶体相。热处理温度越高 ,Fe2 3(C ,B) 6 相和Fe2 3B6 相的分解转变速度越快。随热处理温度升高或时间的延长 ,晶化涂层的硬度呈线性降低。经 5 90℃ ,4h热处理后 ,涂层结晶形成纳米晶组织 ;经 6 6 0℃ ,4h热处理后 ,涂层结晶形成树枝状晶组织 ,随热处理温度升高 ,涂层中扁平状粒子间结合增强并趋于熔合 ,晶粒发生长大。

高饱和磁通密度Fe基非晶软磁合金研究进展

简要评述了高饱和磁通密度、低铁损Fe基非晶合金领域的最新进展。重点介绍了新的FeSiBC系非晶合金2605HB1的最佳化学成分、磁特性、薄带质量和关键技术,用新发展的HB1铁心制备的试验配电变压器与用常规的FeSiB系非晶合金2605SA1铁心变压器相比,显示出铁损低、工作磁感高、可听噪音低和物理尺寸小等优点。

热喷涂Fe基非晶涂层耐腐蚀性与孔隙率研究进展

热喷涂Fe基非晶合金涂层的综合性能优异,特别是在耐磨、耐腐蚀方面具有传统晶体材料无可比拟的优势,因而广泛应用于材料表面的防护领域。然而热喷涂涂层为典型的层状结构,涂层内部会存在一定量的孔隙,致使涂层耐腐蚀性能下降。首先介绍了热喷涂Fe基非晶涂层的腐蚀机理及其影响因素,总结了热喷涂涂层孔隙产生的机制、分类和影响因素。接着重点介绍了孔隙与热喷涂Fe基非晶涂层耐腐蚀性之间关系的研究进展。最后,通过对热喷涂涂层的形成过程与孔隙形成机理进行分析,粒子铺展变形能力差是显著影响涂层形成时粒子相互嵌套叠加和变形能力的主要原因。所以,Fe基非晶涂层可以从改变喷涂粉末成分和粒度、第二项粒子加入及喷涂工艺参数优化等措施,来改善粒子铺展变形能力,提高致密度。采用激光快速表面重熔技术对涂层微表层进行快速重熔处理,同样可以达到降低涂层孔隙率、提高涂层耐腐蚀性的目的。

Fe基非晶合金熔渣的性能研究

研究了酸性炉衬条件下，Fe基非晶合金液在不同温度时熔渣的组成、熔点及粘度。结果表明：Fe基非晶合金熔渣含FeO、A120，、CaO、MgO、Si02及B203，三元碱度为0．30～1．06；合金液温度为1200℃、1280℃及1450℃时，其表面熔渣的熔点分别为1031℃、1076℃及．1223℃，1300℃的粘度分别为O．47Pa·s、0．36Pa·S及10Pa·S。

Fe基非晶涂层的组织结构与耐磨性研究

利用电弧喷涂技术在45#钢基体上制备了Fe基非晶合金涂层。与YG8球配副,在干摩擦条件下对涂层与45#钢的摩擦磨损性能进行了对比研究。采用XRD、扫描电镜及显微硬度计等分析仪器对涂层组织结构及磨损形貌进行表征。结果表明:涂层中含有非晶相,孔隙率较少,涂层平均硬度高达HV1124。与45#钢相比,涂层的摩擦因数较小,耐磨性明显高于45#钢基体,其磨损机制以片状剥落为主。

Sn对多元Fe基非晶合金的玻璃形成能力及磁性能的影响

研究分析了Sn元素对Fe-Ni-Al-Ga-P-B-Si-C系非晶合金玻璃形成能力及磁性能的影响。XRD分析表明,合金Fe68-xNi1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75Snx(x=0,0.5,1.5,2.5)在铸态下皆为非晶态,并且合金的脆性随着Sn含量的增加急剧增大;DSC分析表明,随着Sn含量的增加,合金的玻璃转变温度Tg逐渐下降,同时过冷液相区ΔTx逐渐变宽,而且增加幅度越来越大。Sn含量为0.5%和1.5%时,第一晶化放热峰Tp1已变得不明显,说明合金由二次晶化向一次晶化转变。当Sn含量为2.5%时,合金具有较好的软磁性能。

高强脉冲电流工艺参数对Fe基非晶合金纳米晶化的影响

高强脉冲电流能使Fe基非晶合金在低于非晶转变温度70～100K的条件下实现快速晶化。脉冲频率和处理时间对Fe基非晶合金晶化过程有显著影响。在高强脉冲电流的作用下,随着处理时间的增加,Fe基非晶合金先发生结构弛豫,然后在某一临界处理时间之后发生快速晶化,析出大量的α-Fe(Si)纳米相,最后晶化过程趋于稳定。提高脉冲频率f,可以有效缩短临界处理时间,但不改变Fe基非晶合金纳米晶化过程中显微硬度的变化趋势。与等温退火工艺相比,高强脉冲电流处理是一种高效的非晶合金快速晶化方法。

循环处理对Fe基非晶合金微观结构、晶化及磁性能的影响

采用XRD、DSC、TEM等检测方法,研究了深冷循环处理、473K退火循环处理及冷-热循环处理对Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75非晶合金的微观结构、晶化过程及磁性能的影响。结果表明:经不同的循环处理后,试样仍然保持非晶结构,发生了结构弛豫,微观结构改变。但与淬态试样相比,玻璃转变温度、晶化温度及晶化峰值温度存在一定的变化。退火晶化后,各试样中析出相的种类、数量、晶粒尺寸等有明显的不同。磁性能数据表明:晶化后,循环处理的试样其磁性能较淬态有所提高。

热喷涂Fe基非晶/纳米晶涂层的研究进展

分别介绍了等离子喷涂、高速火焰喷涂、活性燃烧高速燃气喷涂以及电弧喷涂技术制备Fe基非晶/纳米晶涂层的研究现状,分析比较了各自的特点、工艺方法、优缺点等,并展望了其发展前景。

基于Fe基非晶薄带的宽线性GMI传感器

基于Fe76S i7.6B9.5P5C1.9非晶合金薄带的巨磁阻抗特性,研制了一种新型磁敏传感器.介绍了Fe76S i7.6B9.5P5C1.9非晶合金薄带的GM I特性及磁敏传感器的电路原理,并对磁敏传感器进行了性能测试.实验结果表明:该传感器的重复性好,迟滞误差小,线性范围广,并且在弱磁场作用下仍然可以保持良好的线性度,灵敏度为3.49 mV/(A.m-1).

P对Fe基非晶合金玻璃形成能力及磁性能的影响

采用XRD、DSC、SEM、TEM和VSM等检测方法研究了Fe(73.65-x)Ni1Al5Ga2PxB9.6Si3C5.75(x=6.65、7.65、8.65、9.65)系列合金的微观结构、玻璃形成能力及磁性能。实验结果表明,当x=8.65时,样品为非晶结构,并深入分析了此时结构中的原子团簇结构;当x=7.65时,合金为在非晶基体上析出的纳米晶结构;当x=6.65时,在非晶基体上出现了大量的晶态相复合组织。热力学分析显示,用参数γ能更合理地表征合金的玻璃形成能力,为C1>C2>A4。当P含量为7.65%(原子分数)时合金具有较好的软磁性能,其矫顽力为6.0Oe,饱和磁化强度为149.4emu/g。