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

• 作者: HA(U)SSLER Peter 张贵锋 特古斯 王清 王英敏 羌建兵 耿遥祥 董闯 韩凯明
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: 团簇+连接原子模型 团簇式 Fe-B-Si-Ta非晶 磁性
• 年，卷（期）: 2015,（8）
• 页码范围: 1017-1024
• 页数: 8页
• 分类号: TG139.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00615

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-B2Fe74Ta06]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Tg为0.584,玻璃转变温度Tg为856 K,过冷液相区宽度△Tx达33 K.[Si-B2Fe8-xTax]Fe (x=0.4～0.7)块体非晶合金的Vickers硬度Hx随Ta的添加从1117 HV (x=0.4)上升到1154 HV (x-0.7).[Si-B2Fe76Ta04]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.