Fe-B-Si-Nb块体非晶合金的成分设计与优化

分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》

耿遥祥 王英敏 羌建兵 董闯 特古斯 汪海斌

摘要： 利用“团簇加连接原子”模型设计和优化具有高形成能力的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金。以源于Fe-B二元共晶相的Fe2B局域结构为基础，结合电子浓度判据，构建Fe-B二元理想非晶团簇式[B-B2Fe8]Fe；考虑到原子间混合焓的大小，选择Si和Nb原子分别替代[B-B2Fe8]团簇的中心原子B和壳层原子Fe，得到[Si-B2Fe8-xNbx]Fe系列四元非晶成分。结果表明，[Si-B2Fe8-xNbx]Fe团簇式在x = 0.2 ~ 1.2成分处均可形成块体非晶合金，其中在x = 0.4~ 0.5的成分区间内均可形成临界尺寸为2.5 mm的块体非晶合金。考虑到原子半径的大小，鉴于增加Nb的同时降低Si的含量可维持[Si-B2Fe7.6Nb0.4]Fe非晶团簇结构的拓扑密堆性，由此得到另一系列[(Si1-yBy)-B2Fe8-xNbx]Fe团簇式成分。结果表明，在(x = 0.5, y = 0.05) ~ (x = 0.9, y = 0.25)成分区间内均可通过Cu模铸造法获得直径为2.5 mm的块体非晶。新设计获得的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金具有优良的室温软磁性能和力学性能，其中[Si-B2Fe8-xNbx]Fe（x = 0.2 ~ 0.6）非晶合金的饱和磁化强度为1.14 ~ 1.46 T，矫顽力为1.9 ~ 6.7 A/m；[(Si0.95B0.05)-B2Fe7.5Nb0.5]Fe块体非晶合金的室温压缩断裂强度达4220 MPa，塑性形变约为0.5%。

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