W-Fe基合金非晶形成能力及力学性能研究

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本文研究了W-Fe-B和W-Fe-C-B系列合金的非晶形成能力(GFA)。采用电弧炉制备W基母合金,采用单辊甩带设备,在氩气保护条件下,制备厚为45μm合金条带,采用铜模铸造制备了直径为3mm的合金样品。采用差热分析(DTA)测定合金的熔点,利用扫描电镜(SEM)观察铸造样品的组织形貌,采用X射线衍射仪(XRD)分析合金的相组成及非晶形成能力,采用DSC分析合金的热稳定性。实验结果表明W-Fe-B合金的非晶形成能力较低,在甩带条件下不能形成完全的非晶态结构。加入C元素后,合金熔点降低,非晶形成能力提高。W30Fe38CxB32-x系列合金中,C+B为32at.%且C和B的比例在0.28到0.88之间时,合金具有较强的非晶形成能力,其中C与B的比例为0.45时,条带由完全的非晶相组成,非晶合金的初始晶化温度均超过980K,晶化过程分两步完成。在相同实验条件下,提高合金中W的含量,应增加C与B的比例和C+B的总含量,在C+B为35 at.%和C与B的比例为0.75时,成分为W35Fe30C15B20的合金形成完全的非晶态结构,初始晶化温度Tx1=997K,晶化分三步完成。在W30Fe38C15B17合金中以2at.%的Er替代Fe,条带试样为完全非晶态结构;与未加Er的合金相比,φ3mm试样上晶态相分布更为均匀,组织更为致密;等轴压缩实验结果表明应变量和断裂强度均有很大的提高,分别达到8.2%和3012MPa。
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