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本文采用熔体快淬的方法制备了成分分别为Co65Fe4Ni2Si15814、Co62-xFexNb8B30(x=0,9,13,22,31at.％)和Co40Fe20Nb8B30M2(M=Cu,Si,Mo,Ta)的非品态合金。
首先,采用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射技术(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对非晶态合金Co65Fe4Ni2Si15814的晶化动力学进行研究。非等温晶化动力学的研究表明,晶化的峰值温度Tp与升温速率β成线性关系为Tp=11.49lnβ+795.43。采用Kissinger和Doyle-Ozawa方法计算了表观晶化激活能Ec,分别为471.68、461.50kJ/mol。该非晶合金的晶化为多阶段的连续形核直至饱和的过程;当进入稳定晶化阶段时,剩余非晶的局域晶化激活能逐渐下降,非晶基体的热稳定性降低,这是B原子的高温扩散所致。在773K等温退火30min时,由于非晶基体析出纳米晶颗粒(Co-B的化合物相、Co2Si、Fe2386和NiB),Co65Fe4Ni2Si15814的软磁性能得到提高。基于783-803K的等温晶化动力学研究表明非晶的晶化平均激活能约为561.40kJ/mol,在晶化后期,局域晶化激活能逐渐下降,非晶基体的热稳定性下降。同时,Avmmi指数n(α)反应了不同晶化阶段的形核长大机制。
其次,采用差热扫描量热分析(DSC)和X射线衍射分析(XRD)研究了Co62-xFexNb8B30(x=0,9,13,22,31at.％)和Co40Fe20Nb8B30M2(M=Cu,Si,Mo,Ta)两个非晶合金体系的热稳定性、非晶形成能力(GFA)及磁性能。结果表明,在Co62-xFexNb8B30系中,当Fe元素成分为22at.％时非晶合金具有最强的热稳定性及非晶形成能力;对于Co40Fe20Nb8B30M2系,Cu元素的添加显著降低了热稳定性且非晶形成能力最低。同时,推导出非晶合金CoFeNbB(M)的GFA参数与Ec和Tg之间的关系:△Tx=(A-1)·Tg+(455.29-Ec)/9,建立起非晶合金的热稳定性与非晶形成能力之间的关系。
最后,基于经典形核与长大理论,提出了一个新的GFA表征参数,能良好表征非晶形成能力。