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Fe基非晶合金的结构和热力学参数研究

2020-11-30阅读(433)

Fe基非晶合金的结构和热力学参数研究

论文摘要

Fe基非晶合金具有优良的综合性能,是应用最广的非晶合金之一。虽然铁基块体非晶只有短短的十几年历史,但其研究方法和理论体系均取得了较大的突破,在这些理论和方法的指导下,制备了一批具有较大非晶形成能力的铁基合金系。但到目前为止,没有一个理论或参数能全面的衡量非晶合金的形成能力。因此有必要对非晶合金进行深入研究。本文主要研究了添加元素及不同处理方式（弛豫处理、预退火循环处理、液氮低温循环处理）对铁基非晶合金热力学参数,热稳定性和结构的影响。分析了FeNiAlGaPBSiC和FeYB非晶合金系的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx和玻璃形成能力参数Trgl、γ与混合焓△H的关系,结果表明热力学参数Tg、Tx及玻璃形成能力判别参数γ均随混合焓△H的增大在一定的范围内呈增大的趋势。对Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75非晶合金在573K和673K进行预退火弛豫处理1h后,发现随退火温度的升高Tg、Tx呈增加的趋势,Tp1和Tp2变化不大,且经弛豫后合金在玻璃转变温度附近出现焓弛豫峰,673K退火后弛豫峰更明显。对Fe63Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75Co5非晶合金进行了循环处理,研究结果表明处理后合金依然保持非晶态,但从XRD图可看到与淬态相比非晶峰的强度有明显下降,且从DSC数据分析得到处理后玻璃转变温度、晶化温度以及晶化峰值温度存在着一定的变化,即处理后样品的一些微观结构发生了改变。用Kissinger方程计算了合金的玻璃转变温度激活能Eg,晶化开始温度激活能Ex和晶化峰值温度激活能Ep。分析表明:微量Sn（0.5%at）的加入使非晶合金Fe68Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75的热稳定性降低;适量B的加入会增加合金Fe65Ni1Al5Ga2P9.65B8.6Si3C5.75的热稳定性;经（液氮低温+473K弛豫退火）循环处理后,合金Fe63Ni1Al5Ga2P9.65B4.6Si3C6.75Co5的玻璃转变激活能,晶化激活能和晶化峰值激活能均远远大于处理前,这说明处理后合金的热稳定性较好。对循环处理后的非晶合金进行TEM分析表明:经液氮低温循环处理、（液氮低温+473K弛豫退火）循环处理和473K弛豫退火循环处理后,在非晶基体上析出了纳米晶粒。经液氮低温循环处理后,晶粒分布不均,其平均尺寸约为30nm;经473K弛豫退火循环处理后,有少量晶粒析出,其平均尺寸约为25nm;经（液氮低温+473K弛豫退火）循环处理后非晶基体中的晶粒更加弥散均匀,晶粒尺寸变小且比较圆整,其平均尺寸约为15～20nm。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 非晶合金的发展
  • 1.2 非晶合金的结构特点
  • 1.2.1 短程有序和长程无序
  • 1.2.2 非晶结构模型
  • 1.3 非晶合金形成机理
  • 1.3.1 热力学
  • 1.3.2 动力学
  • 1.3.3 结构学
  • 1.4 非晶形成能力的判据
  • C和临界厚度tmax'>1.4.1 临界冷却速度RC和临界厚度tmax
  • 1.4.2 过冷液相区△Tx
  • 1.4.3 约化玻璃转变温度Trg
  • 1.4.4 参数γ
  • 1.5 非晶合金纳米晶化的制备方法
  • 1.6 非晶合金的应用
  • 1.7 Fe基非晶合金的发展
  • 1.8 本文研究意义与主要内容
  • 第2章 样品制备及检测方法
  • 2.1 非晶样品的制备
  • 2.1.1 实验设备
  • 2.1.2 母合金的制备
  • 2.1.3 非晶条带和块状非晶的制备
  • 2.2 样品主要检测方法
  • 2.2.1 X射线衍射仪
  • 2.2.2 热分析
  • 2.2.3 透射电镜分析
  • 第3章 Fe基非晶合金的热力学参数分析
  • 3.1 玻璃转变温度、晶化温度及GFA参数与混合焓的关系
  • 3.2 结构弛豫后合金热参数的变化
  • 3.3 循环处理后合金热参数的变化
  • 3.4 本章结论
  • 第4章 Fe基非晶合金的热稳定性
  • 68Ni1A15Ga2P9.65C6.75B4.6Si3非晶合金热稳定性的影响'>4.1 Sn对Fe68Ni1A15Ga2P9.65C6.75B4.6Si3非晶合金热稳定性的影响
  • 64Ni1A15Ga2P9.65B9.6Si3C5.75非晶合金热稳定性的影响'>4.2 B对Fe64Ni1A15Ga2P9.65B9.6Si3C5.75非晶合金热稳定性的影响
  • 4.3 循环处理对非晶合金热稳定性的影响
  • 4.4 本章结论
  • 第5章 非晶合金循环处理后的组织形成分析
  • 5.1 合金循环处理前后的组织分析
  • 5.1.1 样品淬态时的组织
  • 5.1.2 液氮低温循环处理后的组织
  • 5.1.3 （液氮低温+473K弛豫退火）循环处理后的组织
  • 5.1.4 473K弛豫退火循环处理后的组织
  • 5.2 合金的原位XRD衍射结果分析
  • 5.3 非晶合金中纳米相晶粒的形成分析
  • 5.4 本章结论
  • 第6章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士研究生学位期间发表或收录论文

    • 相关论文文献

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