Fe基块体非晶合金制备工艺的研究概况

Fe基块体非晶合金由于具有优良的性能且铁资源丰富,成本较低,因此得到了研究者的广泛关注。然而,Fe基块体较差的非晶形成能力阻碍了其走向工业化生产及商业化应用。本文归纳了目前Fe基块体非晶合金在制备工艺方面的研究进展,详细阐述了各制备工艺的原理、优缺点以及当前制备Fe基块体非晶合金的情况,期望为制备Fe基块体非晶合金提供一些参考。

Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x多组元块体非晶合金的热学和软磁性能

采用铜模铸造法制备Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x(x=0, 2, 3, 4; at.%)多组元块体非晶合金。采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)和振动样品磁强计(VSM)等手段探究了Cr含量对合金非晶形成能力及软磁性能的影响。DSC曲线表明,合金经历2次晶化过程,Cr含量增加使得合金成分接近深共晶点。随着Cr含量的增加,合金的过冷液相区ΔTx由36 K增加到51 K,晶化起始温度Tx1由842 K增加至872 K。VSM结果表明,Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x非晶合金其饱和磁感应强度Ms随着Cr含量的增加而减小。制备得到的多组元块体非晶合金具有高非晶形成能力和优异软磁性能,适合于作为一款优异的磁性元器件材料使用。

(Fe-Ni)-B-Y-Nb块体非晶合金的磁性能研究

选择Fe-B-Y作为基础的三元合金系,选择最密堆的CN10 Archimedes八面体反棱柱Fe8B3作为基本团簇,Y作为胶粘原子,3at%Nb作为微合金化元素,形成四元合金:(Fe8B3-Y)97-Nb3,以不同含量的Ni替换Fe,形成五元合金:[(Fe1-xNix)8B3-Y]97-Nb3(x=6、14、22、30),用吸铸法制备出直径为2 mm的块体非晶合金。结果表明,在4个非晶合金成分中,当x=6时,合金具有最高的玻璃形成能力,同时具有最好的软磁性能:饱和磁感应强度为87.7 emu/g,矫顽力为7 Oe。

具有近室温磁热效应的Fe_(71)Mo_(9)P_(13)C_(7)块体非晶态合金

通过Fluxing提纯处理和J-Quenching快速凝固技术相结合的方法成功制备出临界尺寸为1.3 mm的Fe_(71)Mo_(9)P_(13)C_(7)块体非晶态合金棒,并对其热力学性能、磁性能和磁热性能进行了研究。结果显示,Fe_(71)Mo_(9)P_(13)C_(7)块体非晶态合金的饱和磁化强度为0.55 T;在5 T外加磁场下的最大等温磁熵变值为2.57 J/(kg·K),制冷能力为305.57 J kg。重要的是Fe_(71)Mo_(9)P_(13)C_(7)块体非晶态合金的居里温度为355 K,接近室温,因此有望成为室温磁制冷工质的候选材料。

P的加入对Fe_(72.5)B_(16.7)Si_(8.3-x)P_xHf_(2.5)非晶形成和软磁性能的影响

以具有最佳形成能力的Fe_(72.5)B_(16.7)Si_(8.3)Hf_(2.5)(原子分数)块体非晶合金成分为基础,通过铜模吸铸、热分析和磁性测量等手段系统研究P替代Si对Fe-B-Si-Hf非晶合金形成能力、热参数和软磁性能的影响.结果表明,在Fe_(72.5)B_(16.7)Si_(8.3-x)P_xHf_(2.5)(x=0,0.8,1.7,2.5,3.3,4.2)系列合金成分中,随着P含量的增加,形成棒状块体非晶样品的临界尺寸由x=0时的2.5 mm降低到x=4.2时的1 mm.由于P-Fe和P-Hf原子间的强相互作用,使得非晶合金的过冷液体吸收焓随P含量的增加而逐渐增大.常用参量无法准确表征Fe_(72.5)B_(16.7)Si_(8.3-x)P_xHf_(2.5)系列非晶合金的形成能力.适当P替代Si可有效增加Fe-B-Si-Hf非晶合金的软磁性能,其中Fe_(72.5)B_(16.7)Si_(5.8)P_(2.5)Hf_(2.5(非晶合金具有最高的饱和磁感应强度(Bs～1.34T)和最低的矫顽力(Hc～1.5 A/m).

基于团簇和胶粘原子模型的(Fe-Ni)-B-Y-Nb块体非晶合金

应用团簇+胶粘原子模型在三元Fe-B-Y合金系中设计三元合金成分,选择最密堆的CN10Archimedes八面体反棱柱Fe8B3作为基本团簇,Y为胶粘原子。在此基础上添加3at%Nb作为微合金化元素形成四元合金。以适量的Ni替换Fe,形成五元合金[(Fe100-xNix)8B3-Y]97-Nb3。结果表明,当Ni的含量小于30at%时,均可形成直径为2mm的块体非晶合金,其中,合金[(Fe94Ni6)8B3-Y]97-Nb3具有最大的Tg、Tx和Trg值,分别为:884K、972K和0.634。