[發(fā)明專利]一種同時(shí)提高鐵基非晶強(qiáng)度和塑性的方法

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• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN114075641A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎明燦;管慧敏
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C45/00
• 分類號(hào): C22C45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種同時(shí)提高鐵基非晶強(qiáng)度和塑性的方法，是通過以下流程實(shí)現(xiàn)：向名義成分為(Fe_1/3Co_1/3Ni_1/3)₈₀(P_1/2B_1/2)₂₀的塊體母合金中加入原子百分比為2.5的Cr用于替換(FeCoNi)，形成(Fe_1/3Co_1/3Ni_1/3)_77.5Cr_2.5(P_1/2B_1/2)₂₀合金。制備過程采用fluxing提純和J?quenching相結(jié)合的方法進(jìn)行。Fluxing介質(zhì)為質(zhì)量比為1:3的CaO和B₂O₃粉體混合物，恒溫溫度為1200oC，管內(nèi)壓強(qiáng)在50 Pa左右，每隔半小時(shí)進(jìn)行一次潛熱釋放，總時(shí)間為4h。隨后通過J?quenching技術(shù)將合金制成直徑為1 mm的圓柱狀(Fe_1/3Co_1/3Ni_1/3)_77.5Cr_2.5(P_1/2B_1/2)₂₀塊體非晶合金。本發(fā)明的特點(diǎn)是：制備方法簡單易行，成本低廉，且可同時(shí)提高合金的塑性應(yīng)變和屈服強(qiáng)度。因此，該方法為改善Fe基塊體非晶合金的力學(xué)性能提供了行之有效的新途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于塊體非晶合金工程應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用氧化物提純技術(shù)以及石英管吹鑄技術(shù)制備鐵基塊體非晶合金及其常規(guī)力學(xué)性能的研究。

背景技術(shù)

鐵基塊體非晶合金以其在功能和結(jié)構(gòu)材料方面存在的潛在價(jià)值，以及自身低廉的成本，持續(xù)受到很多科學(xué)家的關(guān)注[1, 2]。優(yōu)異的軟磁性能使得Fe基非晶合金已在功率變壓器等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較為廣泛的應(yīng)用，但是其室溫脆性嚴(yán)重制約了Fe基塊體非晶合金走向更廣闊的功能或工業(yè)應(yīng)用。在推進(jìn)Fe基塊體非晶合金應(yīng)用過程中，對其塑性改性的研究至關(guān)重要也十分迫切。

金屬材料的彈性變形通常是由原子鍵的拉伸或縮短來承載，這種原子鍵的變化在外力釋放之后，可以恢復(fù)如初，所以造成了彈性變形的可逆性。由于塊體非晶合金的結(jié)構(gòu)中存在著原子尺度的不均勻現(xiàn)象[3-5]，所以可把塊體非晶合金的結(jié)構(gòu)近似看做是由緊密硬基體包裹著的松散軟區(qū)[6-8]。由于軟區(qū)內(nèi)的自由體積含量較高，抵抗剪切應(yīng)力的能力較低，所以在切應(yīng)力作用下，它們將是剪切轉(zhuǎn)變事件激活的潛在質(zhì)點(diǎn)。在外加應(yīng)力小于材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，塊體非晶合金在宏觀上表現(xiàn)為可逆的彈性變形，但是在原子尺度只在硬基體中發(fā)生著常規(guī)的原子鍵的拉伸或壓縮，軟區(qū)中可能已經(jīng)形成局域剪切事件，它們將承載塊體非晶合金的局域塑性變形。此時(shí)如果卸載，軟區(qū)中激活的局域剪切事件可以在硬基體的背應(yīng)力作用下發(fā)生一定程度的回復(fù)[3, 9]，材料在宏觀上依然不表現(xiàn)出塑性變形。當(dāng)外加應(yīng)力增加至某一臨界值時(shí)，軟區(qū)中激活的局域剪切事件將會(huì)突破塊體非晶合金硬基體的束縛，而與周圍的其它局域剪切事件相互聯(lián)合，發(fā)生應(yīng)變局域化，形成塊體非晶合金中的剪切帶。在外加載荷作用下，剪切帶可能發(fā)生持續(xù)快速擴(kuò)展、被周圍材料捕獲、被硬質(zhì)顆粒打斷進(jìn)而分岔等多種變形行為。而持續(xù)快速擴(kuò)展通常對應(yīng)著塊體非晶合金極差的室溫塑性。因此，要提高塊體非晶合金的塑性變形能力，就需要設(shè)法阻止剪切帶的快速擴(kuò)展。