微量稀土對FeCrMoCB系塊體非晶合金形成能力影響及力學(xué)性能的研究.pdf

1、本文采用銅模吸鑄工藝成功制備了一系列的FeCrMoCB系無磁鐵基塊體非晶合金，即FeCrMoCB系非晶鋼，采用X射線衍射儀(XRD)、示差掃描量熱分析儀(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)、顯微硬度計(jì)、單軸壓縮實(shí)驗(yàn)及納米壓痕實(shí)驗(yàn)等測試了Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Y,Pr,Gd,Tb)，F(xiàn)e50-xCr15Mo14C15B6Gdx(x=1，2,4,6)塊體非晶合金的結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性能和力學(xué)性能。并分析了微量稀土元素以及部分非

2、稀土元素對FeCrMoCB系非晶鋼玻璃形成能力及部分性能的影響。論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面： (1)通過添加微量稀土元素替換Fe的方法，分別探討了不同族稀土元素，不同含量稀土元素對FeCrMoCB系非晶鋼玻璃形成能力的影響。添加稀土元素Y、Pr、Gd、Tb替換Fe50Cr15Mo14C15B6中2at.％Fe，能夠制得一系列的Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=RE)系非晶鋼，F(xiàn)e48Cr15Mo14C15B6M2(

3、M=Y,Pr,Gd,Tb)的tmax依次為8mm，3mm，12mm，12mm。稀土的添加量對FeCrMoCB系非晶鋼形成能力存在影響，F(xiàn)eCrMoCB系非晶鋼的形成能力隨著Gd含量的增加而呈現(xiàn)先增大后減小的變化，當(dāng)添加量為2at.％時(shí)，非晶形成能力最好，當(dāng)Gd≥6at.％時(shí)，不能形成φ5mm的完全非晶合金。 (2)通過添加非稀土元素Hf、P、Si等，嘗試性探討非稀土元素對FeCrMoCB系非晶鋼形成能力的影響，其中Hf的添加不能

4、明顯的提高FeCrMoCB體系的非晶形成能力；而添加P對FeCrMoCBY體系的非晶形成能力有不利影響，而添加Si、Co則有可能存在正面的影響。 (3)Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Y,Pr,Gd,Tb)塊體非晶的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg為550℃左右，晶化起始溫度Tx為≥600℃，過冷液相區(qū)為△Tx在49.8℃和75.9℃之間，連續(xù)升溫過程均表現(xiàn)為多級晶化行為。其中Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Y,Gd,T

5、b)合金均具有較高的玻璃形成能力及良好熱穩(wěn)定性。對于塊體非晶Fe50-xCr15Mo14C15B6Gdx(x=2,4)，當(dāng)Gd的含量從2at.％增加到4at.％后，Tg向低溫區(qū)移動(dòng)，變?yōu)?43.3℃，而Tx、Tp1都向高溫區(qū)移動(dòng)，△Tx從59.2℃提高到73.0℃，熱穩(wěn)定性提高。 (4)φ5mm的Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Y,Gd,Tb)塊體非晶合金的Hv分別為1348.3、1170.6、1233.3，當(dāng)試樣尺

6、寸在5-10mm之間時(shí)顯微硬度基本上保持不變；Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Gd,Tb)塊體非晶的試樣尺寸從3mm增大到12mm時(shí)，顯微硬度在1400Hv-1100Hv范圍內(nèi)大致呈下降趨勢。直徑為5mm的Fe50-xCr15Mo14C15B6Gdx(x=1,2,4,6)塊體非晶的顯微硬度隨Gd含量的增加呈現(xiàn)出先下降后增加的變化規(guī)律；添加不同的稀土元素Y、Pr、Gd和Tb，對Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Y,P

7、r,Gd,Tb)的顯微硬度影響與其非晶最大尺寸tmx具有一定的相關(guān)性。 (5)Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Gd,Tb)塊體非晶的壓縮斷裂強(qiáng)度σc.f.在650-900MPa之間，壓縮試樣與應(yīng)力軸平行開裂或撕裂成兩個(gè)或幾個(gè)部分，壓縮斷裂角接近于0°。相對壓縮率εf均較低，在0.40％-1.78％之間。φ5mm的Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Gd,Tb)塊體非晶的εf相對于φ3mm的要高，且除了彈性形變