PDF《Alloys》

Effect of Gd Concentration on Thermal Stability and Glass-Forming Ability of (Fe, Co)-Gd-Nb-B Glassy Alloys Fei Jia

1 , Li-juan Wang

1 , Xing-guo Zhang

1 , Wei Zhang 1,

2 , Inoue Akihisa

2 1 School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, China,

116024 2 Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai, Japan, 980-8577 Email: jiafei@dlut.

edu.cn Abstract: Addition of a small amount of Gd to the Fe-Co-B based glassy alloy in (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5) increased the stabilization of supercooled liquid and glass-forming ability (GFA). The largest supercooled liquid region of 102K was obtained for the x = 3.5 alloy. The best GFA with a diameter of over

5 mm was achieved for the x = 3.5 alloy. The (Fe0.5Co0.5)67.5Gd3.5Nb4B25 glassy alloy exhibited good soft mag- netic properties, i.e., rather high saturation magnetization of 0.86T, low coercive force of 4.2A/m, and low saturated magnetostriction of

6 * 10-6 . Keywords:bulk glassy alloys;

thermal stability;

glass-forming ability;

magnetic properties Gd 含量对(Fe, Co)-Gd-Nb-B 金属玻璃的热稳定性 及玻璃形成能力的影响 贾非

1 ,王丽娟

1 ,张兴国

1 ,张伟 1,

2 ,井上明久

2 1 大连理工大学 材料科学与工程学院,大连,中国,116024

2 东北大学 金属材料研究所,仙台,日本,980-8577 Email: [email protected] 摘要:在(Fe, Co)-B 基金属玻璃(Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5-4.5)合金中,添加少量的 Gd 元素, 可以提高金属玻璃的过冷液相区稳定性和玻璃形成能力.在x=3.5 的合金中获得了最大为 102K 的过 冷液相区.x = 3.5 的合金同时具有较大的玻璃形成能力,用铜模铸造法制备出直径超过 5.0mm 的玻 璃棒材.(Fe0.5Co0.5)67.5Gd3.5Nb4B25 合金具有良好的软磁性能,例如,饱和磁化强度为 0.86T;

矫顽力为 4.2A/m;

饱和磁致伸缩系数 6*10-6 . 关键词:块体金属玻璃;

热稳定性;

玻璃形成能力;

磁性能

1 引言 自从

1995 年发现了 Fe-(Al, Ga)-(P, C, B, Si)系[1] 块体金属玻璃以来,由于 Fe 基和 Co 基块体金属玻璃 具有优良的软磁特性、 大的玻璃形成能力(GFA)、 明显 的过冷液相区及高断裂强度等特性[2] ,引起了研究者 的广泛关注,并开展了大量的研究工作.近20 年来, 开发出了多个铁磁性块体金属玻璃,代表性的合金系 包括(Fe, Co)-(Al, Ga)- (P, C, B, Si)[1, 3] 、(Fe, Co)-TM(= Zr, Ti, Mo, Hf, Ta, W)-B[4,5] 、(Fe, Co)-Ln-B[6] 、(Fe, Co)-TM-(B, Si)[7,8] 及Fe-(P, B, Si)[9] . 其中,Fe62Co9.5Ln3.5B25 合金具有超过 50K 的宽过冷液相区 (ΔTx = Tx C Tg, Tx 为金属玻璃的结晶化温度;

Tg 为合金 的玻璃转变温度. )及高饱和磁化强度等良好的软磁性 能,当Ln=Gd 时,合金具有最大为 63K 的ΔTx 及最 佳的软磁特性[10] . 在Fe62Co9.5Nd3Dy0.5B25 合金中添加少量(2 at.%) 的过渡族金属,可以进一步提高合金的 ΔTx 和GFA. 过渡族元素为 Nb 时具有最大为 87K 的ΔTx [11] . 但是, 与其它的 Fe 基块体金属玻璃相比,合金的 GFA 还不 够高, 形成玻璃单相的临界直径小于 1.5mm[12] . 最近, 通过调整稀土元素及 Nb 元素的含量,获得了直径超 过3mm 的玻璃棒材[13] .本研究中,为了开发具有高 本项目得到了国家自然科学基金(50875031)的支持. GFA 和大 ΔTx 的新型铁磁性块体金属玻璃,研究了 (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5) 金属玻璃的热 性能及玻璃形成能力,分析了元素 Gd 含量对(Fe, Co)-Nb-B 金属玻璃过冷液相稳定性及 GFA 的影响. 测试了具有最大玻璃形成能力合金试样的软磁特性及 压缩条件下的力学性能.