铁基和钨基快冷合金组织与力学性能研究

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采用电弧炉、铜模铸造法,制备了一系列铁、钨基快冷合金,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了合金的微观组织和相组成,采用差示扫描量热计(DSC)对非晶合金样品进行了热分析,采用单轴压缩试验对样品的力学性能进行了研究。同时采用单轨甩带设备探讨了W合金的非晶形成能力。实验结果表明,以非晶样品的直径尺寸表征的Fe61.5-xCo3Mo14C15B6Er0.5Mx(x=2,3;M=Ni,Nb)合金的非晶形成能力为1.5mm-3mm。其中Ni=3的非晶合金具有良好的热稳定性和力学性能,其过冷液相区可达到76K,强度和塑性应变分别为3890MPa和0.93%。Fe61.5-xCo3Mo14C15B6Er0.5Nix(x=2,3)非晶合金在x=2、3时饱和磁化强度分别为0.8T、1.2T。矫顽力分别为3.46A/m、2.83A/m。Ni=3合金的初始磁化率明显高于Ni=2的合金。在快冷W21Fe70.89-xNixB8.11(x=0,20,40,45,64)合金中,随着Ni含量的增加,组织中FeWB相减少,从FeWB相中析出W2B5相,Fe2W相消失,产生新相(Fe,Ni)固溶体相。从而导致合金的屈服强度从1930MPa降低到1622MPa,塑性应变从4.5%提高到17.5%。合金的最小断裂强度(x=20)超过1800MPa。采用单轨甩带设备研究了W35Fe30C17B18、W35Fe30C15B20、W35Fe30C11B24等合金的非晶形成能力。XRD分析结果表明,当C+B=35at%不变时,W35Fe30C15B20合金条带由单一的非晶相组成,合金非晶形成能力最强;在该合金的基础上保持C含量的不变,调整Fe、B含量,没有提高合金的非晶形成能力;采用Si元素调整合金成分,设计了W35Fe30Si15B20、W35Fe25C10B25Si5等合金,也没有获得完全非晶相的合金条带,说明W基非晶合金的形成能力对合金成分非常敏感。
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