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三元Fe-Zr-B非晶合金的制备与研究

2020-12-11阅读(654)

三元Fe-Zr-B非晶合金的制备与研究

论文摘要

自上个世纪60年代非晶合金材料首次被报道以来,已经有很多不同的非晶合金被成功制备。非晶合金具有良好的性能,使得非晶合金的研究在短时间内成为了材料研究的热点。Fe基非晶合金因为具有较高强度、良好软磁性能、较高热稳定性和优异的耐腐蚀性能,所以具有良好的应用前景。本文设计了三元Fe-Zr-B非晶合金成分,并采用工业级纯度原料,利用电弧熔炼,单辊旋淬的方法制备出几种三元Fe-Zr-B非晶合金。通过X射线衍射（XRD）分析、差示扫描量热分析（DSC）、振动样品磁强计（VSM）测试几种测试方法,分别探讨了此非晶合金系的玻璃形成能力、热稳定性和磁性。通过对现有理论的分析,设计了Fe含量在60%-66%,B含量在10%-22%的三元Fe-Zr-B非晶合金成分并制备了Fe-Zr-B非晶合金的薄带样品,得到了成分为Fe64Zr17B19,Fe66Zr15B19,Fe62Zr16B22,Fe64Zr14B22和Fe66Zr12B22几种成分的非晶合金,其中Fe62Zr16B22合金中Fe原子含量只有62%,是已报道的最低值。通过对三元Fe-Zr-B非晶合金的结构分析发现,B原子的增加能够抑制bccFe相的析出,从而提高非晶形成能力。三元Fe-Zr-B合金体系下的非晶竞争相主要有Fe3B,Fe2B,Fe3.5B,在三元Fe-Zr-B中,发现竞争相Fe3.5B。通过对热稳定性的研究发现,制备得到的Fe-Zr-B非晶合金具有一定热稳定性,其中Fe66Zr12B22的热稳定性最高,其过冷液相区宽度△Tx达到了73K。对两种三元Fe-Zr-B非晶合金成分Fe64Zr14B22和Fe66Zr12B22进行了耐腐蚀的测试,测试结果表明非晶合金的EIS由单一的容抗弧组成,说明材料表面形成了均匀的腐蚀产物；随着非晶合金中Fe含量由70.23%提高到7345%,Fe66Zr12B22非晶合金的耐腐蚀性明显好于Fe64Zr14B22非晶合金。对Fe-Zr-B非晶合金非晶合金进行了磁学性能的研究,研究结果表明此合金系具有典型的软磁性能。B原子的增加提高了非晶合金的饱和磁化强度和磁导率,但也提高了非晶合金的矫顽力；Fe原子的增加提高了非晶合金的饱和磁化强度和磁导率。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 非晶合金
  • 1.1.1 非晶合金的定义
  • 1.1.2 非晶合金的发展史
  • 1.1.3 非晶合金的结构特点
  • 1.1.4 非晶合金的形成原理
  • 1.1.5 非晶合金的结构模型
  • 1.1.6 非晶合金的热稳定性和晶化
  • 1.2 非晶合金的形成能力与制备方法
  • 1.2.1 非晶合金形成能力分析
  • 1.2.2 非晶合金的制备方法
  • 1.2.2.1 块状非晶合金的制备方法
  • 1.2.2.2 薄带状非晶合金的制备方法
  • 1.3 非晶合金的性能及应用
  • 1.3.1 非晶合金的性能
  • 1.3.2 非晶合金的应用
  • 1.4 Fe基非晶合金的应用与展望
  • 1.4.1 Fe基非晶合金在电机铁芯中的应用
  • 1.4.2 Fe基非晶钢的应用前景
  • 1.5 本工作的意义和内容
  • 第2章 样品制备方法及实验方法
  • 2.1 样品制备及设备
  • 2.1.1 母合金铸锭的制备及设备
  • 2.1.2 非晶薄带的制备及设备
  • 2.2 实验分析
  • 2.2.1 X射线衍射（XRD）分析
  • 2.2.2 热稳定性（DSC）分析
  • 2.2.3 耐腐蚀性能测试
  • 2.2.4 振动样品磁强计测试
  • 2.3 实验流程图
  • 第3章 Fe-Zr-B非晶合金的制备
  • 3.1 研究背景与研究思路
  • 3.1.1 元素的选择
  • 3.1.2 成分的选择
  • 3.2 Fe-Zr-B非晶合金的制备
  • 3.2.1 母合金的熔炼
  • 3.2.2 Fe-Zr-B非晶薄带的制备
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 Fe-Zr-B非晶合金的结构研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 Fe-Zr-B非晶合金的XRD衍射分析
  • 62Zr38-xBx（x=13,16,19,22）系列合金的XRD衍射分析'>4.2.1 Fe62Zr38-xBx（x=13,16,19,22）系列合金的XRD衍射分析
  • 64Zr36-xBx（x=16,19,22）系列合金的XRD衍射分析'>4.2.2 Fe64Zr36-xBx（x=16,19,22）系列合金的XRD衍射分析
  • 66Zr34-xBx（x=16,19,22）系列合金的XRD衍射分析'>4.2.3 Fe66Zr34-xBx（x=16,19,22）系列合金的XRD衍射分析
  • 4.3 Fe-Zr-B非晶合金的结构分析
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 Fe-Zr-B非晶合金的性能研究
  • 5.1 Fe-Zr-B非晶合金的热稳定性
  • 62Zr38-xBx（x=16,19,22）非晶合金的热稳定性研究'>5.1.1 Fe62Zr38-xBx（x=16,19,22）非晶合金的热稳定性研究
  • 64Zr36-xBx（x=16,19,22）非晶合金的热稳定性研究'>5.1.2 Fe64Zr36-xBx（x=16,19,22）非晶合金的热稳定性研究
  • 66Zr34-xBx（x=16,19,22）非晶合金的热稳定性研究'>5.1.3 Fe66Zr34-xBx（x=16,19,22）非晶合金的热稳定性研究
  • 5.1.4 Fe-Zr-B非晶合金的热稳定性分析
  • 5.2 Fe-Zr-B非晶合金的耐腐蚀性能
  • 64Zr14B22在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能'>5.2.1 Fe64Zr14B22在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能
  • 66Zr12B(22在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能'>5.2.2 Fe66Zr12B(22在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能
  • 5.3 Fe-Zr-B非晶合金的磁性能
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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