论文部分内容阅读
Nd基和Zr基非晶态合金具有较高的热稳定性、室温硬磁特性等性能,其制备和性能研究成为近年来人们关注的研究课题。本文采用电弧熔炼和机械合金化相结合的方法制备了Al-Fe-Zr及Al-Fe-Zr-Nd非晶态合金。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热分析仪等方法,对机械合金化过程中合金粉末的微观结构、组织形貌、热稳定性、晶化过程进行了系统分析。首先,通过总结之前Al-Fe-Zr的相关研究,预测机械合金化方法制备非晶的成分范围,然后基于此通过机械合金化球磨Al-Fe-Zr体系中12个成分点,研究A1-Fe-Zr合金的机械合金化过程中的结构演变、形貌特征、非晶形成能力及非晶形成范围,最后与Miedema理论预测的非晶形成范围进行比较。研究表明：在Al-Fe-Zr合金体系12个成分点中,Zr70Al5Fe25、 Zr70Al10Fe20、Zr70Al20Fe10、Fe50Al40Zr10、Fe50Al30Zr20非晶形成能力很强,Fe50Al40Zr10、Fe70Al10Zr20非晶形成能力相对弱一些。Zr70Al5Fe25、Fe50Al40Zr10、 Fe50Al30Zr20机械稳定性最高,Fe50Al40Zr10、 Fe70Al10Zr20机械稳定性最弱。富Zr端能形成宽化的衍射峰,而富Fe端能形成低而窄的宽化峰。球磨过程中,合金在电弧炉熔炼完之后形成了金属间化合物,中间没有形成新的相,只有衍射峰强度的变化,最后形成了非晶。实验得到的非晶形成范围与理论预测的范围吻合得很好。其次,通过Miedema方法计算了Al-Fe-Zr-Nd合金的非晶形成焓和固溶体形成焓,预测形成非晶合金的成分范围,在此基础上通过实验系统研究了Zr对Al-Fe-Nd的非晶形成能力与热稳定性的影响。研究表明,对伪三元系Al10Fe30(ZrNd)60中非晶形成的成分范围进行了热力学计算,计算的形成范围是Zr=0-100at%。能够形成完全非晶的合金Nd60-xFe30Al10Zrx(x=0,5,15,20,30,50)在Miedema理论和热力学模型计算预测的成分范围内,非晶形成范围是Zr-60at%。Nd60Fe3Al10球磨30h已经开始形成非晶,直到120h都处于非晶态,说明非晶形成能力最好,机械稳定性最好。在Nd基中,随着Zr含量的增加,非晶形成能力减弱,机械稳定性减弱。Nd基非晶的漫散射峰在25-35。之间,而Zr基的在35～45°之间,在一定的范围内,随着Zr含量的增加,形成的漫散射峰更加宽化,非晶化反应机制属于层扩散机制。计算Nd60Fe30Al10非晶得到的晶化激活能为Epl=133.90kJmol-1,Ep2=409.83kJmol-1,表明该合金具有较好的热稳定性。Nd60Fe30Al10合金在700K和1000K分别退火2h后确定晶化产物,晶化产物分为两个阶段：Am→Am+AlNd→AlNd+Al8Fe4Nd+Fe17Nd5+Al5Fe2,表现为多种晶体相。