论文摘要
本文利用差示扫描量热仪（DSC）、热膨胀仪（DIL）、弯曲流变装置、电化学工作站等仪器,较为系统地研究了Fe-Si-B非晶态合金热膨胀、弯曲流变及其退火试样的腐蚀行为。为研究Fe-Si-B非晶态合金的热膨胀,利用DSC分析Fe78Si9B13和Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B非晶条带的结构变化,采用热膨胀仪分别测量不同加热速率下这两种Fe-Si-B非晶条带及其退火晶化条带、Q195和紫铜的△L/Lo（长度相对变化率）。结果显示：温度低于450℃时,加热速率越小,Fe-Si-B非晶条带的△L/L0越大；Fe78Si9B13和Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9非晶条带的热膨胀系数曲线在温度分别为430℃左右和320℃左右出现拐点；与Fe78Si9B13非晶条带相比,Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9非晶条带热膨胀系数曲线的拐点向低温转变；FeSiB成分非晶条带添加Cu元素后的△L/L0增大；随加热速度的减小,Fe-Si-B退火晶化条带的△L/L0也减小；与Fe78Si9B13退火晶化条带相比,Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9退火晶化条带的△L/L0-T曲线斜率较大。分析认为：加热速率对Fe-Si-B非晶条带△L/L0的影响与自由体积有关,加热速率越小,非晶条带内自由体积湮灭的越多,热膨胀的体积被自由体积抵消的越少,△L/L0越大；α-Fe晶粒的形核导致Fe-Si-B非晶条带的热膨胀系数曲线出现拐点；与Fe78Si9B13非晶条带相比,Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9非晶条带中Cu作为a-Fe晶粒的异质结晶核心将加速a-Fe晶粒的形核,使其热膨胀系数曲线的拐点向低温转变；由于Cu几乎不溶解于铁基体,导致Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9非晶条带在制备和退火的两个过程不同于Fe78Si9B13非晶条带,使Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9条带内自由体积数量减少,自由体积抵消热膨胀体积的作用减弱,其△L/L0较大；加热速度较小时,Fe-Si-B退火晶化条带内缺陷附近的原子有充足时间扩散到合适位置,使体积处在紧密和优化的状态,△L/L0较小；与Fe78Si9B13退火晶化条带相比,Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9退火晶化条带包含更多的晶界,晶界上原子排列无序且附近包含更多的缺陷,易于热膨胀,其△L/L0-T曲线的斜率较大。为研究Fe-Si-B非晶态合金的弯曲流变,采用等载荷弯曲流变装置分别测量不同退火条件后Fe78Si9B13和Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9条带环的有载变化率和无载变化率（本文第四章中已定义）以及弯曲条带的弯曲半径。结果显示：相同退火条件下Fe-Si-B反面弯曲条带的弯曲半径大于正面弯曲条带的弯曲半径；最终退火温度越高,加热速度越小,保温时间越长,载荷重量越大,Fe-Si-B条带环的有载变化率和无载变化率呈增大的趋势,弯曲条带的弯曲半径呈减小的趋势,而FeSiB成分非晶条带添加Nb和Cu元素后,与上述趋势相反。分析认为：Fe-Si-B非晶条带自由面和冷却面内自由体积数量不同、自由面或冷却面处在受拉区还是受压区引起自由体积再分配方式不同,导致正面和反面弯曲条带的弯曲半径不同；由于FeSiB成分非晶条带添加Nb和Cu元素后自由体积数量减少,且Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9非晶条带退火过程中形成的Cu团簇可能对条带环的弯曲流变产生阻碍作用,从而导致其条带环的有载、无载变化率比Fe78Si9B13条带环的小,而其弯曲条带（两侧）的弯曲半径比Fe78Si9B13弯曲条带（两侧）的大。为研究Fe-Si-B非晶态合金的腐蚀行为,采用全浸泡和电化学腐蚀法分别测量Fe78Si9B13和Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9退火条带的失重率和腐蚀电流密度。结果显示：随最终退火温度的升高（室温-450℃）,Fe78Si9B13退火条带的失重率先基本不变,然后减小,再增大,而Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9退火条带的失重率先基本不变,然后增大,再减小,并且这两种Fe-Si-B退火条带失重率的变化规律分别与其对应腐蚀电流密度的变化规律相吻合；相同退火条件下Fe-Si-B退火条带自由面和冷却面的耐腐蚀性能有所不同；随最终退火温度的升高（室温-450℃）,出现Fe78Si9B13退火条带的失重率比Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9退火条带的先大,然后小,再大的现象；考虑腐蚀电流密度时,相同退火条件下Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9退火条带的耐腐蚀性能比Fe78Si9B13退火条带的好。分析认为：不同的最终退火温度导致Fe-Si-B退火条带的失重率不同,这与退火条带的结构弛豫、a-Fe晶粒形核、纳米晶等因素有关；FeSiB成分非晶条带添加第二、第三金属元素（Nb、Cu）将增强退火条带的耐腐蚀性能。