具有异常放热现象的铁基非晶合金燃烧机理和软磁性能的研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanhongsheng1982
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本文对具有异常放热现象的Fe-Nb-B-Y和Fe-Nb-B-Dy非晶合金燃烧机理和软磁性能进行了较为系统的研究。通过同步辐射原位高能X射线衍射,结合差式扫描量热、热重分析、X射线光电子能谱等检测手段,对具有异常放热现象的铁基非晶合金条带的燃烧机理进行了研究。结果表明,相比于不具有异常放热现象的Fe-Nb-B-Y非晶合金成分,具有异常放热现象的(Fe0.72B0.24Nb0.04)95.5Y4.5非晶合金条带由于快速晶化放热过程的催化,能够实现低着火点及自蔓延燃烧。与液-液相变相关联的异常放热现象诱导了升温过程中的快速晶化,并导致了高温下的多步氧化反应。同时液-液相变导致高温氧化阶段的激活能降低,从而降低了反应能垒,促进了高温下的氧化反应。研究表明异常放热现象及其关联的液-液相变对铁基非晶合金的燃烧有“诱导活化”作用。此外,本工作通过综合物性测量系统,对具有异常放热现象的Fe-Nb-B-Y非晶合金的软磁性能进行了较系统研究。结果表明,具有异常放热现象的(Fe0.72B0.24Nb0.04)95.5Y4.5非晶合金具有良好的玻璃形成能力,而且软磁性能也较好,矫顽力为22A m-1,饱和磁化强度为142A m~2 kg-1,居里温度为481K。为了进一步验证上述规律,通过同样的手段对Fe-Nb-B-Dy非晶合金的燃烧行为和软磁性能进行了系统的研究。研究表明,具有异常放热现象的(Fe0.71Dy0.05B0.24)96Nb4非晶合金同样具有较好的自蔓延燃烧能力以及相比(Fe0.72B0.24Nb0.04)95.5Y4.5非晶合金更好的软磁性能,矫顽力为1.78A m-1,饱和磁化强度为143A m~2 kg-1,居里温度为524K。同时,基于上述发现,本文还发明了一种新的具有显著自蔓延燃烧行为的铁基非晶合金体系,Fe66(Y0.25Ho0.25Er0.25Tm0.25)5Nb6B23。综上所述,本文研究了异常放热现象对铁基非晶合金燃烧能力以及软磁性能的影响,并通过原位同步辐射高能X射线衍射等手段探明了具有异常放热现象的铁基非晶合金条带的燃烧机理。一方面为低成本、低燃点和高燃烧热的环境友好型含能材料提供新的思路,另一方面也为研发可燃烧的、具有显著软磁性能的功能材料提供参考。
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