强磁性高熵块体非晶合金的制备及其性能研究

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高熵合金是指由四种或四种以上主要组元组成,且每种组元都在5-35%之间的一类合金。高熵合金由于其高强度、高硬度、良好的耐磨性和高温抗氧化性等优异性能而具有广阔的应用前景。除传统的固溶体类高熵合金外,高熵非晶合金,即具有非晶态结构的高熵合金,因其兼具高熵合金和非晶合金的特点而成为高熵合金领域的研究热点。目前,人们对高熵非晶合金的研究主要侧重于提高其玻璃形成能力和力学性能,而对其功能特性如磁性能的研究很少,强磁性的高熵块体非晶合金还未见报道。本论文结合前期实验探索,选择具有优异软磁性能的Fe-B-Si和Fe-P-C-B系非晶合金作为基础,通过添加强磁性Co和Ni元素,首次研制出了两类新型强磁性Fe25Co25Ni25(B, Si)25和Fe25Co25Ni25(P, C, B)25系高熵块体非晶合金。其软磁性能和力学性能明显优于己开发的其它高熵块体非晶合金。本论文的主要结论如下:1. Fe25Co25Ni25(B, Si)25系高熵块体非晶合金具有宽的过冷液相区间(ΔTx)和大的玻璃形成能力,其△Tx为27-40K,临界直径(dc)为1.0-1.5 mm。Fe25Co25Ni25(B0.7Si0.3)25合金具有最大的ΔTx和dc分别为40 K和1.5 mm。2. Fe25Co25Ni25(B, Si)25系高熵块体非晶合金具有良好的软磁性能,其饱和磁化强度(Is)、矫顽力(Hc)和有效磁导率(μe)分别在0.77-0.87 T、1.1-3.7 A/m和18000-22000之间。该系合金同时具有优异的力学性能,其屈服强度(σc、y)和塑性应变(εc,p)分别在3239-3624 MPa和1.7-3.1%之间。3. Fe25Co25Ni25(P, C, B)25系高熵块体非晶合金具有高的过冷液体热稳定性和玻璃形成能力,其ΔTx和dc分别为43-53 K和10 mm。Fe25Co25Ni25(P0.48C0.32B0.2)25合金具有最大的△Tx为53 K,表明其热稳定性最高。4. Fe25Co25Ni25(P, C, B)25系高熵块体非晶合金显示出良好的软磁性能和力学性能,其Is、Hc、σc, y和εx, P分别在071-0.86 T、 1.2-4.3 A/m、2817-3210 MPa和0.3-1.2%范围内。
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