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铁基非晶合金自上世纪六十年代问世以来,因其特有的内部结构和优异性能(如软磁性能、力学性能和耐腐蚀性能等),成为了广大学者研究的热潮。经过不断的努力,其制备方法,处理工艺以及理论体系不断的完善,其制备技术日益成熟。各种具有较大玻璃形成能力的Fe基非晶体系被发掘出来,其非晶尺寸不断突破。但是,关于铁基非晶合金的理论体系还需进一步完善,其研究工作仍需继续进行。 本文以Fe(AlGa)-BPSiC非晶合金系为研究对象,研究Nb元素的添加和不同预退火处理方法(低温预退火、高温预退火和分步预退火)对Fe基非晶合金热力学、动力学以及晶化过程的影响。 根据XRD图谱分析可知,向Fe74Ga2P9.65B4.6Si3C6.75合金添加Nb元素后,其衍射图谱中仍为“馒头峰”,表明合金仍为非晶;通过DSC分析可知,其热力学参数(Tg、Tx、Tp)明显提高,表明玻璃形成能力增强;由Kissinger方程计算的出各特征激活能数据显示,非晶合金添加Nb后其Eg、Ex、Ep分别从403J/mol、324J/mol、356J/mol增加到507KJ/mol、365KJ/mol、408KJ/mol。表明适量Nb的添加能提高Fe74Ga2P9.65B4.6Si3C6.75热稳定性;在不同加热速度下样品的热力学参数均向高温区移动表明具有动力学效应;由BT值的变化,表明(Fe74Ga2P9.65B4.6Si3C6.75)98Nb2合金具有更明显的动力学效应。 (Fe74Ga2P9.65B4.6Si3C6.75)98Nb2样品经不同预退火处理,经XRD分析表明,非晶合金仍为非晶态,但是与淬态样品Z相比,A、B和C样品峰强增大,其中C样品的预峰最大,表明非晶合金经高低温分部预处理后结构更复杂,存在低温结构弛豫与高温结构弛豫的现象。经预处理后样品的DSC曲线图只有一个放热峰,表明为一级晶化方式;非晶合金各特征热力学参数均有增加,表明非晶合金经预处理后,其内部结构发生改变;经三种预处理后的样品在不同加热速度下,其Tg、 Tx、Tp均向高温区移动,表明,非晶具有动力学效应;各特征激活能大幅度增加,表明非晶合金的热稳定性提高,其中,经高低温分步退火后的Ep最大,达到827KJ/mol,表明合金晶化过程需要克服更大的壁垒,因而稳定性最高。 预处理后的非晶合金样品在873K温度下退火30min,根据XRD分析可知:经预处理后非晶合金晶化后的相种类增加,晶粒尺寸减小,晶化面积增加。S1、S2、S3三种样品的析出相种类在焠态样品z的基础上增加了FeP4相;样品S3有新相Fe3C和Fe3Si的析出;经计算z、S1、S2和S3的晶粒尺寸分别为32.2nm、27.7nm、29.6nm、19.7nm,晶化面积分别为19.4%、20.5%、28.9%、32.8%,S3样品减小的最多,晶化面积增大。由此说明分步预退火对非晶合金的晶化效果最好。