钴基非晶合金的制备与晶化动力学研究 - 图文(7)

钻基非晶合金的制备与晶化动力学研究第３章退火对Ｃ０４３Ｆｅ２０Ｔａ５．５８３１．５非晶合金的结构及磁性能的影响３．１引言非晶合金近３０年来取得了迅速发展，尤其是从１９８８年Ｙｏｓｈｉｚａｗａ等人［８２１首次利用非晶晶化法成功制备出具有优异软磁性能的“Ｆｉｎｅｍｅｔ”纳米晶软磁合金以来，非晶晶化法作为制备纳米晶软磁材料的新方法而备受青睐。现在非晶晶化法制备纳米晶软磁材料的范围早已超出了“Ｆｉｎｅｍｅｔ”的范围，但是它们都是以口一ｎ为基的，有关钴基和镍基非晶合金中是否可以形成纳米晶软磁的工作很少见到报道。非晶晶化的有关课题已经成为研究热点，其原因是：一方面，某些非晶态合金由于晶化会丧失某方面的优异性能，所以通过晶化研究，了解该合金的热稳定性，确定它的适宜的使用温度具有非常重要的实际意义。设法提高非晶态合金的热稳定性和晶化温度，是一直备受关注的研究课题【ｓ。“１；另一方面，非晶合金可以通过控制晶化而获得纳米晶或纳米晶／非晶复合材料，使其某些性能得到很大的改善，为制备新材料提供了重要手段［８５－８”。本章利用扫描电镜ＳＥＭ，Ｘ．射线衍射等直接测量Ｃ０４３Ｆｅ２０Ｔａ５，ｓＢ３１．５非晶软磁合金在９２９Ｋ温度等温退火条件下，合金晶化过程中的结构、磁性能的变化，以及合金在非等温退火条件下磁性能的变化。３．２实验材料与方法本实验所用的原材料分别为高纯Ｃｏ（９９．９４ｗｔ％），高纯Ｔａ（９９．９９ｗｔ％）和高纯Ｂ颗粒ｆ９９．９ｗｔ％）和工业纯铁（９９．９ｗｔ％）。Ｃ０４３Ｆｅ２０Ｔａ５．ｓＢ３１，５非晶母合金的熔炼在ＷＳ．４型真空电弧炉中完成，用熔体单辊快淬法制取厚５０ｐｉｎ，宽为３ｒａｍ的Ｃ０４３Ｆｅ２０Ｔａ５．５８３１．５非晶合金条带作为样品。用Ｎｅｔｚｓｅｈ４０４型差热分析仪测定ＤＳＣ曲线，ｘ射线衍射实验是在Ｄ８ＡｄｖａｎｃｅＤＳＣ型ｘ射线衍射仪上完成的，通过ＪＤＭ，１３型振动样品磁强计（ＶＳＢ）测试退火后样品的磁性能。退火后的试样用王水腐蚀，通过扫描电子显微镜（６７００Ｆ型）和光学显微镜（ＭｅＦ３型）进行显微组织观察。３．３实验结果３．３．１热处理工艺制定兰州理工大学硕士学位论文图３．ＩＣ０４３Ｆｅ２０Ｔａ５．５８３１．５合金样品在２０＝４０。～５０。问有一个漫散的衍射峰，表明样品为非晶态．凰３．１Ｃｏ?３Ｆｅ２０Ｔｎ，，Ｂ３ｌ，合金的ＸＲＤ谱线图３．２为Ｃ０４，Ｆｅ２０Ｔａ５．５８３１，５非晶合金以４０Ｋ／ｒａｉｎ加热速率的ＤＳＣ曲线。从图３．２可知合金的玻璃转变温度％；９２８Ｋ，晶化初始温度Ｔ，－－１０００Ｋ。晶化峰值温度ｒ，－－１０１６Ｋ。本文将退火温度选择在砭附近，定为９２９Ｋ，在此温度下，晶化的过程比较缓慢，有利于观察晶化初期的结构变化和晶化相的析出顺序，以及合金在较低温度退火条件下磁性能的变化。Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（℃）豳３．２Ｃ０４３Ｆｅ２０Ｔａ５５８３１．５非晶合金的ＤＳＣ曲线圈３．３为合金在９２９Ｋ的等温ＤＳＣ曲线，从图３．３中可以看到，晶化起始于保温１０分钟时，在３０和６０分钟之间晶化达到顶点。对该合金在９２９Ｋ进行等温退火处理，分别保温１０、２０、３０、４５、５５和１２０ｒａｉｎ，退火后的试样分别记为Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５和Ｓ６。钻基非晶合金的制备与晶化动力学研究ｆ警ｉ辎图３．３合金在９２９Ｋ等温ＤＳＣ曲线３．３．２微观结构分析图３．４依次为各退火合金试样的Ｘ射线衍射谱。２ｔｈｅｔａ（ｄｅｇｒｅｅｓ）图３．４试样９２９Ｋ不同保温时间退火后Ｘ衍射图从图３．４中可以看到样品ｓ１的衍射图在２０＝４５０处有一个相对很尖很明显的衍射峰，即晶态相结构的衍射峰，说明在９２９Ｋ下退火保温１０分钟的时候，晶化开始，晶化相为Ｃ０２ＩＴａ２８６。样品ｓ２的晶化程度比样品ｓｌ稍微强一点，从初生相Ｃ０２ｌＴａ２８６的基础上析出（ＣｏＦｅ）３８２相。从样品ｓ３开始，晶化程度明显加大，从Ｃ０２１Ｔａ２８６、（ＣｏＦｅ）３Ｂｚ相的基础上又析出（ＣｏＦｅ）Ｂ相。样品Ｓ５的衍射图中２０＝３０”处的衍射峰相对Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同处的衍射峰，宽度变小，峰尖更加明显，而２０＝４５０处的衍射峰没有发生太大的变化，可以看出晶化达到顶点，随着保温时间的延长，非晶相明显的减少。样品Ｓ６衍射图的衍射峰与Ｓ５的衍射峰相比没有发生太大的变化，这说明Ｃｏ．Ｆｅ．Ｔａ．Ｂ非晶合金条带的大量晶化发生在５５分钟附兰州理工大学硕士学位论文近的某一个阶段，但仍然没有迹象表明在保温１２０分钟的时候已经晶化完全。综上所述，在９２９Ｋ退火条件下，保温时间对非晶的晶化程度和晶化相的种类都有一定的影响。该合金在不同退火条件下样品的微观结构如图３．５所示（图中ａ、ｂ分别代表试样Ｓｌ、Ｓ４）。从图３．５可以看到，随着保温时间的延长，晶化析出相逐步增多。图中大片的浅色区域为最初的非晶基体，而黑色圆球状组织为晶化析出相。图３．５退火样品Ｓ１、Ｓ２的微观形貌（ａ、ｂ分别代表试祥Ｓ１、ｓ２）图３．６为退火样品的扫描电镜照片（图中ｃ、ｄ分别代表退火试样ｓ２、ｓ３）。我们可以很清晰地看到晶化的过程和晶粒的形貌。钴基非晶合金的制备与晶化动力学研究图３．６不同保温时间退火后的微观形貌（ｃ、ｄ分别代表退火试样ｓ２、Ｓ３）实验中出现如图３．６所示的球状晶团，这可能主要是此时温度较低，过冷液相的粘度非常大，原子扩散困难，因而难以发生液相分离，而只能是固相的形核与长大。或者可能是快淬得到的Ｃ０４，Ｆｅ２０Ｔａｓ．５Ｂ，Ｉ，５非晶薄带没有经过净化，因而存在较多杂质，在晶化中充当形核核心。３．３．３磁性能分析１．等温退火对合金磁性能的影响图３．７为Ｃ０４，Ｆｅ２０Ｔａ５．ｓＢ３Ｉ．ｓ非晶软磁合金在９２９Ｋ等温退火条件下不３０