基于团簇+连接原子模型的Fe-B-Si-Ta 块体非晶合金的成分设计

分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》

耿遥祥 韩凯明 王英敏 羌建兵 王清 董闯 张贵锋 特古斯 HAÜSSLERPeter

摘要： 依据团簇+连接原子模型设计具有高玻璃形成能力的Fe-B-Si-Ta 软磁块体非晶合金, 以共晶点Fe83B17对应的共晶相Fe2B为基础, 根据最大径向原子数密度和孤立度原则, 得到以B为心的[B-B2Fe8]主团簇, 结合理想非晶合金团簇式的电子浓度判据, 构建出Fe-B二元非晶合金的理想团簇式[B-B2Fe8]Fe. 为提升Fe-B二元合金的非晶形成能力, 选择与Fe 具有较大负混合焓的Si 替代[B-B2Fe8]团簇的中心原子B, 得到Fe-B-Si 三元非晶合金的理想团簇式[Si-B2Fe8]Fe. 由于Ta 与B和Si 间具有较大的负混合焓, 进一步以Ta 替代[Si-B2Fe8]Fe 团簇式中壳层位置的Fe 原子, 设计出[Si-B2Fe8-xTax]Fe 四元非晶系列成分. 结果表明, [Si-B2Fe8-xTax]Fe 在x=0.4~0.7 成分处均可形成直径为1.0 mm的非晶合金棒. 其中, [Si-B2Fe7.4Ta0.6]Fe 合金的非晶形成能力最佳, 其非晶样品的约化玻璃转变温度Trg 为0.584, 玻璃转变温度Tg 为856 K, 过冷液相区宽度ΔTx 达33 K.[Si-B2Fe8-xTax]Fe (x=0.4~0.7) 块体非晶合金的Vickers 硬度Hv 随Ta 的添加从1117 HV (x=0.4) 上升到1154 HV (x=0.7).[Si-B2Fe7.6Ta0.4]Fe 非晶合金具有良好的室温软磁性能, 其饱和磁化强度Bs为1.37 T, 矫顽力Hc为3.0 A/m.

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