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镍基非晶、纳米晶软磁合金的制备与晶化动力学研究

魏恒斗

  本文通过成分设计和实验,研究了镍基合金薄带和粉体非晶的形成能力和热稳定性以及制备工艺、微观结构、软磁性能等。同时研究了非晶合金等温晶化和非等温晶化的动力学行为。采用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)等仪器对制备出的非晶、纳米晶材料进行了测定与表征。 采用单辊甩带法制备了Ni-Fe-Si-B、Ni-Fe-Nb-Si-B系列非晶合金薄带,其中(Ni_(0.75)Fe_(0.25))_(78)Si_(10)B_(12)和(Ni_(0.75)Fe_(0.25))_(73)Nb_5Si_(10)B_(12)非晶合金具有较好的非晶形成能力和热稳定性,△T_x和T_(rg)分别达到54K,0.560和50K,0.617。(Ni_(0.75)Fe_(0.25))_(78)Si_(10)B_(12)具有良好的软磁性能,退火后合金的磁滞回线呈倾斜状且狭长,磁滞回线几乎重合,剩磁非常小,磁滞损耗很小。随退火温度升高,在非晶基体上不断析出单一的铁磁相γ-(Fe,Ni)固溶体,因此饱和磁化强度增加,但剩余磁感强度和矫顽力略微增大。 机械合金化法经10小时球磨制备了Ni_7Zr_2、Ni_(21)Zr_8、Ni_(64)Zr_(36)、NiZr、Ni_(36)Zr_(64)非晶粉末,结果表明:能否形成非晶,不仅取决于合金成分,也取决于球磨参数的选择。Ni-Zr合金的非晶化过程分为两个阶段:第一阶段是机械力诱发固态反应,形成超饱和固溶体;第二阶段由于破碎和冷焊,晶体缺陷急剧增加,晶体自由能不断上升,发生非晶转变。 在连续加热条件下,随升温速度的加快,(Ni_(0.75)Fe_(0.25))_78Si_(10)B_(12)和(Ni_(0.75)Fe_(0.25))_(73)Nb_5Si_(10)B_(12)非晶合金的特征温度T_g,T_(xi),T_(pi)均向高温区移动。分别利用Kissinger法和Ozawa法计算它们的晶化激活能,两种方法测定非晶合金晶化激活能的结果是一致的。两种非晶合金的晶化体积分数与退火温度关系曲线均呈S型曲线,这是由于在晶化初期阶段,形核率很高,而晶核生长速度不高;晶化中期阶段,晶化形核率和晶核生长速度都很快;随着晶化的进一步进行,形核率降低了,而晶核生长速度进一步增大。随加热速度的增加,非晶合金的晶化百分比与温度的关系曲线向高温处移动。 (Ni_(0.75)Fe_(0.25))_(78)Si_(10)B_(12)非晶合金等温晶化动力学研究表明:温度为705K和715K时,Avrami指数n分别为2.58和2.74,稍微大于2.5,表明705K和715K等温晶化方式为晶核生长受扩散控制的初晶型,且形核率随时间不变;温度为725K时,Avrami指数n为3.62,说明此温度等温晶化方式为晶核生长受扩散控制的初晶型,且形核率随时间增加;温度为735K时,Avrami指数n为4.95,说明此温度等温晶化方式为晶核生长受界面控制的多晶型晶化,且形核率随时间增……   
[关键词]:非晶合金;纳米晶合金;机械合金化;非晶形成能力;晶化动力学;软磁性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:兰州理工大学2006年