Fe-B-Si-Nb块体非晶合金的成分设计与优化

• 作者: 汪海斌 特古斯 王英敏 羌建兵 耿遥祥 董闯
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: “团簇加连接原子”模型 Fe-B-Si-Nb块体非晶合金 力学性能 软磁性能
• 年，卷（期）: 2016,（11）
• 页码范围: 1459-1466
• 页数: 8页
• 分类号: TG139.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00033

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2.5mm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-B2Fe76Nb0.4]Fe非晶团簇结构的拓扑密堆性,由此得到另一系列[(Si1-yBy)-B2FevxNbx]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-B2Fes-xNb]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1.6～6.7 A/m;[(Si0.95B0.05)-B2Fe75Nb0.5]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％.