微合金化对铁基非晶合金的形成、抗氧化及耐腐蚀性能影响的研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:bae2009
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合金的非晶态与晶态相比具有独特的结构,不存在晶体缺陷、成分偏析,一般认为其应该表现出优异的耐腐蚀与抗氧化性能。但实际生产的非晶薄带表面存在大量的缺陷,表面的不完整性使氧化与腐蚀很容易从这些缺陷位置开始发生。实际应用环境中发生腐蚀,热处理发生氧化都会使铁基非晶/纳米晶的软磁性能发生变异,影响使用性。本文通过分别添加微量Nb、Mo、Cr、Ti、Y、Mn、Al、Ni金属元素,采用单辊快淬法制备出一系列非晶合金薄带,研究了微合金化对Fe-Si-B-Cu-Nb与Fe-Si-B-P-Cu-(C,Hf)系非晶合金的形成、软磁性能、抗氧化及耐腐蚀等性能的影响。(1)对Fe74.5Si13.5B9Cu1Nb1M1(M:Fe,Ni,Mn,Mo,Cr,Ti,Y,Al)合金,M为Al时有明显的α-Fe相,分别添加Ni、Mn、Mo、Cr、Ti、Y均形成完全非晶态。除Y外,其余试样对折后不断裂,具有良好的弯曲塑性。除Ni外,微合金化后合金晶化起始温度Tx1、Tx2升高,添加Ni、Mo、Ti与Y会不同程度增大α-Fe相的热稳定区间;微合金化后合金居里转变温度(Tc)降低。(2)微合金化后,淬火态Fe74.5Si13.5B9Cu1Nb1M1(M:Ni,Mn,Mo,Cr,Ti,Y)非晶合金的饱和磁化强度Ms均减小,变化区间在148 emu-167 emu/g范围内。矫顽力Hc,M为Ni时由初始成分的12 A/m增大至20.6 A/m,其余元素的添加均有小幅降低。(3)Fe74.5Si13.5B9Cu1Nb1M1(M:Fe,Ni,Mn,Mo,Cr,Ti,Y,Al)非晶合金干燥空气下的热重曲线表明,添加Cr氧化增重量最大,添加Mo、Ti和Mn表现出优异的抗氧化性,各元素所呈强弱关系为:Mo>Ti>Mn>Y>Ni>Fe>Cr。773 K等温退火,与真空相比,空气氧化退火使饱和磁化强度明显降低,矫顽力增高,微合金化能降低氧化对软磁性能产生的不利影响。电化学测试表明,添加Mn和Ni后腐蚀电流降低,同时腐蚀电位负向增大;添加Y、Mo、Ti和Cr后腐蚀电流降低的同时腐蚀电位正方向移动,微合金化后有利于提高合金的耐腐蚀性能。(4)对(Fe85Si1.4B9P4Cu0.5C0.1)100-x00-x Mx(x=0.1,0.2,0.3;M=Mo,Cr,Ti,Nb,Y,Mn,Al,Ni)系合金,只当x=0.1 at%,M=Y时形成完全非晶,其余情况均存在明显的α-Fe晶化。改变Y含量(Fe85Si1.4B9P4Cu0.5C0.1)100-x00-x Yx(x=0,0.05,0.1,0.15)和(Fe84.2Si2B9P4Cu0.5C0.3)100-xYx(x=0,0.1)合金均形成完全非晶,干燥空气DSC曲线出现三个明显的放热峰,分别对应析出α-Fe相、硼化物和发生体氧化。(Fe85Si1.4B9P4Cu0.5C0.1)100-xYx(x=0,0.05,0.1,0.15)合金随Y微量变化,晶化起始温度Tx1、Tx2无明显变化。(5)淬火态(Fe85Si1.4B9P4Cu0.5C0.1)100-x00-x Yx(x=0,0.05,0.1,0.15)非晶合金饱和磁化强度Ms随Y增加从170 emu/g减小至161.1 emu/g,矫顽力Hc分别为10.3 A/m、6.7 A/m、9 A/m、9.2 A/m;(Fe84.2Si2B9P4Cu0.5C0.3)100-x00-x Yx(x=0,0.1)非晶合金Ms与Hc分别为172 emu/g、11.2 A/m,166.8 emu/g、8.3 A/m。薄带试样对折不断,SEM观察折痕,表现出良好的弯曲塑性。(6)(Fe85Si1.4B9P4Cu0.5C0.1)100-x00-x Yx(x=0,0.05,0.1,0.15)非晶合金干燥空气下热重曲线表明,添加微量Y可明显提高非晶合金的抗氧化能力。705K热处理后,未添加Y试样先出现Fe2O3氧化物峰,说明Y元素的加入在一定程度上抑制铁氧化的发生。705K等温退火,与真空条件下相比,空气氧化退火后合金的饱和磁化强度明显降低,矫顽力增高,微量加入Y能降低氧化对软磁性能产生的不利影响。电化学测试表明,微量添加Y元素后试样的腐蚀电位负向增大,出现微弱的钝化迹象,腐蚀电流下降,提高合金的耐腐蚀性能。(7)对(Fe86B12P0.5Si0.5Cu0.5Hf0.6)99.9M0.1(M:Fe,Ni,Mn,Nb,Y)合金,添加0.1at%的Ni、Mn、Nb与Y四元素后均形成完全非晶态,干燥空气下DSC曲线出现三个明显的放热峰。微合金化后,起始晶化温度Tx1、Tx2不发生明显变化,体氧化起始温度Tb小幅降低。热重与电化学结果表明,微合金化有利于提高合金的抗氧化性和耐腐蚀性能。
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