鐵基非晶合金因其優(yōu)異的軟磁性能和低廉的價(jià)格在配電變壓器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),具備高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度及強(qiáng)非晶形成能力的鐵基非晶軟磁合金成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。本文以其中的Fe-Si-B-P-C合金系為研究對(duì)象,研究了其熔體的結(jié)構(gòu)敏感物性(粘度和表面張力)隨溫度及成分的變化規(guī)律,分析了高溫下熔體的結(jié)構(gòu)特性,進(jìn)一步探討了熔體粘度和表面張力與非晶薄帶厚度及表面質(zhì)量的相關(guān)性,以期為新成分開(kāi)發(fā)及快速凝固技術(shù)制備非晶帶材工藝參數(shù)的優(yōu)化提供理論和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。采用高溫振蕩杯法研究了Fe-Si-B-P-C合金系熔體粘度隨類(lèi)金屬含量及溫度的變化規(guī)律。通過(guò)測(cè)量Fe_(85-x)(C_1B_(11)Si_2P_3)_((15+x)/17)(x=0,2,4,6,8 at.%)合金熔體的粘度,發(fā)現(xiàn)該合金系在升溫過(guò)程中,粘度在1350-1400°C溫度區(qū)間發(fā)生了異常減小,在隨后的降溫過(guò)程中,粘度出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,表明熔體在此溫度區(qū)間出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。隨著類(lèi)金屬總含量的增加,熔體的粘度呈增大趨勢(shì);而固定類(lèi)金屬總含量為17 at.%,分別改變類(lèi)金屬元素Si/P比例和P/C比例,合金熔體的粘度在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)并沒(méi)有顯著的變化。采用坐滴法研究了P和C元素含量及溫度對(duì)Fe-Si-B-P-C合金系熔體表面張力的影響規(guī)律。結(jié)果表明,Fe_(83)B_(11)C_1Si_(5-x)P_x(x=0,1,2,3,4 at.%)和Fe_(83)B_(11)Si_2P_(4-x)C_x(x=0,1,1.5,2,2.5 at.%)這兩個(gè)合金系在熔點(diǎn)至1400°C溫度區(qū)間內(nèi),表面張力均隨溫度的升高先減小,在1325°C附近達(dá)到最小值,隨著溫度的進(jìn)一步升高,表面張力異常增加。接觸角在整個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)隨著溫度的升高而單調(diào)減小。P和C元素的添加在一定程度降低了合金熔體的表面張力,C含量的增加有助于改善熔體與基底之間的潤(rùn)濕性。基于粘度測(cè)量結(jié)果,確定了Fe_(85-x)(C_1B_(11)Si_2P_3)_((15+x)/17)(x=0,2,4,6,8 at.%)合金系中粘度隨溫度變化敏感性差異最大的兩個(gè)合金。采用平面流工藝分別制備了這兩種合金的非晶薄帶,分析了薄帶的厚度和貼輥面表面質(zhì)量隨熔體溫度的變化規(guī)律,探討了粘度/表面張力與薄帶厚度/貼輥面表面質(zhì)量的相關(guān)性。結(jié)果表明,非晶薄帶的厚度隨熔體溫度的升高而近似線性減小;對(duì)于熔體粘度對(duì)溫度不敏感的合金來(lái)說(shuō),熔體溫度變化對(duì)薄帶厚度的影響也相對(duì)較小;薄帶貼輥面的凹坑平均長(zhǎng)度隨熔體溫度的升高先減小后增大。最后,分別從粘度及表面張力對(duì)熔潭的影響角度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
【學(xué)位單位】：鋼鐵研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG139.8
【部分圖文】：

和非晶形成能力之間的關(guān)系的形成能力與粘度的大小及熔點(diǎn)以下，粘度隨溫度下降增加的[24]。粘度越大，熔體粘度隨溫度降低增大的速率越大，非晶形成對(duì)非晶帶材厚度的影響材制備工藝過(guò)程中，熔化后的母合金在一定壓力作用下，經(jīng)一冷卻銅輥上，直接凝固形成厚度僅為 0.02～0.03mm 的薄帶。輪間隙熔潭的形成與穩(wěn)定直接決定了制帶的成敗，粘度和表面的兩個(gè)重要因素。一方面，粘度的大小決定了熔體在熔潭中的的速度分布可用下圖表述（圖 1-1）[25]。粘度越大，各層的鋼層帶走，最終影響帶材的厚度。另一方面粘度對(duì)溫度的敏感性擇范圍的寬窄。如果一個(gè)合金成分其熔體粘度隨溫度變化不敏藝參數(shù)的選擇范圍相對(duì)就寬松，這無(wú)疑對(duì)于降低工藝控制難度重要意義。

不僅組元簡(jiǎn)單，而且非晶形成能力強(qiáng)，非常適合了 Fe-B（15-25 at.%）非晶合金中鐵原子的分布， Fe3B 金屬間化合物的化學(xué)短程序，從而使得該合在 Gilman[31]對(duì)一些鐵基共晶合金熔體的結(jié)構(gòu)研究統(tǒng)研究了 Fe-B（Fe85B15、Fe83B17、Fe80B20和 Fe7內(nèi)，降溫過(guò)程中其粘度和表面張力隨溫度及成分。發(fā)現(xiàn)粘度和表面張力等溫線均在 17 at.% B，越高，粘度值越小。共晶點(diǎn)處粘度值最小這一情現(xiàn)[31]。表面張力的極大值在 25 at.% B 即 Fe3B 成性隨成分的變化與液態(tài)非晶合金中團(tuán)簇的效應(yīng)一e-B 合金中，粘度隨溫度的變化表明液態(tài)中這些原上現(xiàn)象可以歸因?yàn)榻禍剡^(guò)程中團(tuán)簇間的 Fe 原子的

Fe-B 合金系表面張力隨 B 含量（15-33.4 at.%）的變化曲ion variation of composition in Fe-B system: 15-33.4 at.% B1723 and 1773 K (lines are drawn as guided to eyes)[33].4]還系統(tǒng)研究了一些鐵基非晶合金（FeB，F(xiàn)eNiPB，現(xiàn)與純鐵相比，這些合金熔體在熔點(diǎn)附近的粘度現(xiàn)了粘度的最小值。由此證實(shí)了這個(gè)假設(shè)：共晶成優(yōu)先形成團(tuán)簇構(gòu)型，導(dǎo)致粘度的減小。系統(tǒng)地對(duì)更的熔體粘度的研究以及理論計(jì)算是有必要的，來(lái)確速凝固形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響。]研究了 Fe85B15合金在加熱和隨后的冷卻過(guò)程中一磁導(dǎo)率）和溫度的關(guān)系。得到的粘度隨溫度的變化典型特征：（1）加熱和冷卻過(guò)程中獲得的粘度曲線在高溫段（1450Co 以上）重合；（3）粘度的加熱曲此溫度比該成分的液相線溫度約高 100Co 。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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