分别添加Sn、Ag元素对FeSiBP非晶合金性能的影响

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Fe基非晶合金具有高强度、硬度、弹性及高磁导率、高饱和磁感应强度、低矫顽力、低铁损耗等优异的性能,在电子元器件向着小型化、轻量化、节能、高频、智能和大电流方向发展的潮流下,它成为了人们关注的热门焦点。但目前,Fe基非晶合金的塑性变形能力普遍较差,在工程领域的实际应用中经常会产生由于局部应力集中而造成的突然断裂,这使得它在很多的工业生产活动中都有着一定的限制性。因此,为了使其在工业应用中有着更好的表现,研究Fe基非晶合金的塑性变形及改善机理,提高其室温塑性和断裂韧性,对非晶合金的发展有着重要的意义,长期以来一直是非晶材料领域的研究热点。本文基于添加与Fe具有正混合焓的元素可以促进相分离,其内部易形成bcc-Fe,从而在非晶基体中诱发形成纳米团簇这一机理,向没有塑性变形能力的FeSiBP非晶合金基体中分别添加微量的Sn和Ag,研究这两种元素的分别添加对Fe基非晶合金的非晶形成能、机械性能、软磁性能的影响,并将分别添加这两种元素对其性能产生的影响进行对比,希望在保持高非晶形成能和磁性能的同时,达到提高其塑性变形能力的目的。主要的研究结果如下:(1)通过铜模浇铸法成功制备了(Fe0.76Si0.096B0.084P0.06)100-xSnx/Agx(x=0-0.6)非晶合金圆棒,并通过单辊液体急冷法成功制备了非晶合金的条带样品。(2)在FeSBiPSn合金系中,伴随着Sn元素含量的增加,非晶形成能会大幅降低,当添加0.3at%的Sn元素时,该合金系表现出了最好的塑性变形能力,其屈服强度和弹性模量分别为3230MPa和162GPa,塑性变形量从未添加Sn时的0.7%增加到2.2%。在FeSiBPAg合金系中,由于Fe和Ag之间的混合焓要大于它和Cu及Sn之间的混合焓,因此随着Ag添加量的递增,非晶形成能大幅减小,而且,容易诱发脆性金属化合物产生,造成非晶合金出现脆性断裂,无法产生塑性变形。(3)随着Sn、Ag元素的分别添加,饱和磁感应强度降低。同时由于Sn、Ag元素分别的微量添加,诱发形成bcc-Fe纳米团簇分散在非晶合金基体中。纳米团簇在磁化的过程中起到钉扎作用,阻碍磁畴壁移动,因此矫顽力增大,软磁性能有所下降。
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