【摘 要】
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非晶物质是一种结构十分复杂的凝聚态物质,它同时具有长程无序和短程有序的特点,因此会表现出独特的力学和磁学性能。其中,铁基非晶合金因为其优异的软磁性能,获得了广泛的应用和研究。但是关于铁基非晶合金的成分设计和成分性能关系始终是未有完全解决的问题之一,也是非晶领域难点之一。近期,关于铁基非晶合金的催化性能日益受到重视。本论文选择以Fe Si BP体系为对象,采用系列的非金属元素B和Si的微量变化来研究
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非晶物质是一种结构十分复杂的凝聚态物质,它同时具有长程无序和短程有序的特点,因此会表现出独特的力学和磁学性能。其中,铁基非晶合金因为其优异的软磁性能,获得了广泛的应用和研究。但是关于铁基非晶合金的成分设计和成分性能关系始终是未有完全解决的问题之一,也是非晶领域难点之一。近期,关于铁基非晶合金的催化性能日益受到重视。本论文选择以Fe Si BP体系为对象,采用系列的非金属元素B和Si的微量变化来研究其对软磁性能、力学性能和催化性能的影响,并且获得了综合性能最优的成分。此外,本论文还系统研究了退火温度和Fe的材料纯度对该成分体系的软磁,力学和催化性能的影响,发现了显著的影响规律。这些结果对于铁基非晶合金的成分设计和应用具有重要指导意义。本文通过系统变化B和Si元素的微量成分,设计得到了成分为Fe81+xSi5.5-x/2B9.5-x/2P4(x=0,1,2,3,4,5)的非晶合金条带,通过对其进行结构表征以及软磁性能测试,可以看出该体系具有较好的非晶形成能力。磁性能的测试结果表明所有样品均属于典型的软磁材料,其中x=3时矫顽力数值为23 A/m,此时的饱和磁感应强度数值为174 emu/g。该体系的淬态合金条带同时也具有其他优异的性能,文中分别测试了力学性能和催化性能,结果显示硬度值均较高具有良好的耐磨性。从样品中选出了条带质量最好的Fe84Si4B8P4,对其进行染料降解催化性能的探究,最后得出结论该合金样品对多种染液均具有较好的降解作用,尤其对橙黄G染液在9 min去除率已经高达97%。相比较于常见的Fe Si B条带,其催化反应速率十分优异。以上表明Fe84Si4B8P4淬态非晶合金不仅拥有良好的软磁性能而且催化性能也十分优异。对本文制备的Fe81+xSi5.5-x/2B9.5-x/2P4(x=0,1,2,3,4,5)铁基非晶条带,探究了退火温度变化对样品的组织结构和性能的影响。对实验结果进行分析可以看出所有样品均属于典型的软磁材料,退火温度对Fe含量高的条带的饱和磁感应强度数值优化作用不明显但退火温度对矫顽力的影响很大。其中退火温度为340°C时,成分为Fe85Si3.5B7.5P4的综合软磁性能是最为优异的。而后同样探究了退火温度对力学性能和催化降解性能的影响,硬度值均较高具有良好的耐磨性。本实验中退火处理对材料催化降解性能的影响是不利的。最后为了更好地应用于实际生产,我们针对其原材料作出了改变,将占比最多的铁从纯度为99.95 wt%变化为99 wt%,原材料的价格大幅降低。最后通过测试经过不同退火温度后得到的样品,结果表明样品同样保持着Fe Si BP体系优异的软磁和力学性能,具有较好的经济实用价值。
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