晶化对铁基块体非晶合金磁学性能、内耗和导热性能的影响

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nelly45
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本论文采用真空电弧熔炼的方法制备出了Fe45Cr15Mo14C15B6Y2Ni3块体非晶合金。根据差示扫描量热(DSC)分析所测得的热学特征参数,将该铁基块体非晶合金分别进行不同工艺条件下的热处理,获得不同的晶化相。利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析该块体非晶合金在不同热处理工艺下的微观结构;再通过物理性能测量系统(PPMS)、多功能内耗仪和激光闪射热导仪,分别对该块体非晶合金在不同晶化程度下磁学性能、内耗以及导热性能进行了研究。根据测试结果可知,在发生少部分晶化的BMG2中,其相组成为少量的(Fe,Cr)23(C,B)6晶体相和大量的非晶相;在发生大部分晶化的BMG3中,其相组成为大量(Fe,Cr)23(C,B)6晶体相,少量的Fe3Mo3C晶体相以及少量的残余非晶相。在发生完全晶化的BMG4中,其相组成为大量的(Fe,Cr)23(C,B)6和Fe3Mo3C纳米晶。根据热磁曲线,等温磁化曲线以及磁熵变曲线的结果表明,未经过热处理的BMG1,其居里点为80 K,且在80 K到400 K温度范围内表现出超顺磁态,磁熵值很低;具有最多相组成的BMG3,其居里点温度为95 K,相对最高,综合磁性能最优异,磁熵值最高且在居里点处出现极值,而BMG2的居里点为86K,其各项磁性能介于BMG1和BMG3之间;发生完全晶化的BMG4,其磁性从60K到400K温度范围内的磁性能最稳定,但与BMG3相比,由于残余非晶相的消失,饱和磁化强度的磁熵值大幅度下降至最低,居里点也降回至80 K。通过对BMG1的内耗随温度和频率变化的测试发现,该块体非晶合金在低温弹性阶段具有β弛豫,中温超塑性阶段具有α弛豫,高温为晶化阶段。通过对该块体非晶合金及其纳米晶合金的内耗和导热性能研究发现,完全非晶态的BMG1,由于未发生任何弛豫和晶化,原子排列的无序性最大,导热性能最低。发生了不同程度的自由体积湮灭,弛豫和部分晶化的BMG2,BMG3,其导热性能相对于BMG1逐渐增强。从高分辨TEM观察中可知,(Fe,Cr)23(C,B)6和Fe3Mo3C纳米晶析出,逐步形成了原子的中程有序结构,为电子的热传导提供了更长的自由程。发生完全晶化的BMG4,从其TEM明场像中可以观察到,大量粒径更大(Fe,Cr)23(C,B)6和Fe3Mo3C纳米晶紧密排列,导致相互连通,显著延长了电子的自由程,因此相比BMG3,其热导率显著增强。
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