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Nd-Al-Fe-Co大块非晶的非晶形成能力、磁性和显微结构研究

夏雷  
【摘要】:自从上个世纪六十年代美国加洲理工大学的Duwez等人采用熔体快速冷却的方法首先制得了Au-Si非晶合金后,非晶态金属独特的物理性能、化学性能、机械性能和防腐蚀性能而引起了广泛的关注和极大的兴趣。后来,J.J.Croat等人在钕(镨)-铁非晶条带中发现了一般非晶合金所不应具有的硬磁性,成为硬磁性非晶态金属合金(金属玻璃)实验制备和性能研究的先驱。钕(镨)-铁基非晶形成合金体系因为其在科学上的意义和潜在的应用价值而倍受关注,现在已经在Nd(Pr)-Al-Fe、Nd(Pr)-Al-Fe-Co以及Nd(Pr)-Al-(Fe,Co)-B等合金体系中成功地获得了直径最高达到十几个毫米的大块金属玻璃。这些体系的非晶合金有着不同于一般金属玻璃的特性,即在热分析曲线上没有出现玻璃转变、室温下表现出无序态合金不应有的硬磁性等,这些奇异的特性使得Nd-Fe基合金成为非晶合金研究中的热点。本文主要围绕上述特性开展研究工作,具体内容如下: 1.通过热力学计算和实验研究相结合的方法系统研究Nd-Al-Fe-Co合金体系的非晶形成能力。通过Miedema方法计算Nd-Al-Fe-Co合金体系的非晶形成焓、固溶体形成焓和金属间化合物形成焓,并在此基础上提出一个新的参数x来衡量非晶形成焓和固溶体形成焓、金属间化合物形成焓对非晶形成能力的影响;利用参数x预测Nd-Al-Fe-Co合金体系形成大块非晶的合金成分范围;实验结果证明该参数对于预测Nd-Al-Fe-Co合金体系的大块非晶形成成分范围是比较有效的; 2.利用约化玻璃转变温度、γ判据系统分析了Nd-Al-Fe-Co大块金属玻璃的非晶形成能力,获得了该体系合金中理论非晶形成能力最强的Nd_(47)Al_(23)Fe_(20)Co_(10)合金,计算结果表明其临界厚度可达到16.5mm; 3.研究了Nd_(55)Al_(20)Fe_(25)、Nd_(60)Co_(40-x)Al_x(x=5,10,15)和Nd_(50)Al_(15)Fe_(15)Co_(20)大块非晶的玻璃转变和晶化动力学,得到了这些合金玻璃转变和晶化的Kissinger方程以及玻璃转变、晶化激活能,并利用Lasoka方程,得到了这些大块非晶的理想玻璃转变温度即Kauzmann温度;


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