PDF《Alloys》

850 950

1050 1150 Txinf heating rate = 0.67 K/s Temperature, T / K Exothermic x = 2.5 x =

3 x = 3.5 x =

4 x = 4.5 Tg Tx Tx1 Fig.

1 DSC Curves of (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5) Glassy alloys. 图1(Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5)合金的 DSC 曲线. 质相近的 Fe 和Co 元素外,各组成原子间具有较大的 原子尺寸差. 而且, Gd 元素与主要组成原子间具有负 的混合热,这些原子对之间可以形成新的化学引力, 如Gd-Fe (-1 kJ/mol) 、Gd-Co (-22 kJ/mol)、Gd-B (-35 kJ/mol)[17] .合金主要组成元素间的大原子尺寸差和负 的混合热,使合金形成了具有高混乱堆积密度的三棱 柱型局部有序结构,增加晶体相析出的难度,有利于 玻璃相的形成,并提高过冷液相区的热稳定性[18] . 3.2 合金的玻璃形成能力 图2为(Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5)合金 的DTA 曲线,图中用箭头标注出合金的熔点(Tm) 和液相线温度(Tl).随着 Gd 含量的增加,Tm 没有 发生明显改变.而Gd 含量由 2.5%增加到 3.5%时,合 金的 Tl 由1526 显著降低至 1453K,Gd 含量继续增加 至4.5%,Tl 升高到 1501K.合金 Tl 的变化,使得约化 玻璃转变温度(Trg = Tg / Tl)也发生了显著变化.Gd 含量低于 3.5%时,Trg 随着 Gd 含量增加而增大,含3.5%Gd 合金的液相线温度最低,合金成分接近多元 深共晶成分, 此时合金具有最高为 0.589 的Trg 值;

Gd 含量进一步提高,则Trg 值减小.较高的 Trg 值,说明 x = 3.5 的合金具有较高的玻璃形成能力,可以获得尺 寸较大的玻璃单相材料. 用铜模铸造法制备了直径为 2.0mm 到6.0mm 的(Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5)金属玻璃的圆 柱形试样.图3是直径为 2.0mm 到5.0mm 的金属玻 璃铸态试样的外观形貌照片.可以看出,试样的表面

1200 1250

1300 1350

1400 1450

1500 1550 Temperature, T / K heating rate = 0.17 K/s Tl x = 2.5 x =

3 x = 3.5 x =

4 x = 4.5 Exothermic Tm Fig.

2 DTA Curves of (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5) Glassy alloys. 图2(Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5) 合金的 DTA 曲线. 非常光滑,观察不到由于合金发生结晶相变时体积收 缩所引起的表面凹坑或粗糙不平的现象.对于破坏后 的试样,在其断面处可以看到块体金属玻璃特有的光 亮表面.预示着这些试样内部形成了玻璃相. 图4为试样的 XRD 图谱. 由图可以看出, 直径为 5mm 的x=3.5 合金试样、 直径为 4mm 的x=3和x=4合金试样的 XRD 图谱只包含一个宽的馒头峰,没有观 察到明显的由于晶体相析出形成的尖锐衍射峰,说明 试样内部形成了玻璃单相结构.对于直径 3mm 的x=2.5 合金试样,XRD 图谱为宽的馒头峰基础上分布 少量的晶体相衍射峰,说明其结构为玻璃相基体中分 布少量的结晶相. 表1列出了(Fe, Co)-Gd-Nb-B 系块体金属玻璃的 热性能参数及玻璃形成临界直径(dc).如表

1 所示, 含2.5%Gd 的合金,其dc 为2mm.Gd 含量增加,可Fig.

3 Photo of as-cast (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5) alloy rods with diameters of

2 to

5 mm. 图3 直径为2-5mm (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5)合金试样 的外观照片. x =

2 .5 , ?

3 .0 m m x =

3 .0 , ?

4 .0 m m x =

4 .0 , ?

4 .0 m m x =

3 .5 , ?

5 .0 m m Intensity (arb. Unit)

2 0

0 3

0 0

4 0

0 5

0 0

6 0

0 7

0 0

8 0

0 2 ? C u K ? Fig.

4 XRD patterns of (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5) alloy rods with diameters of

2 to

5 mm. 图4 直径为2-5mm (Fe0.5Co0.5)71-xGdxNb4B25 ( x = 2.5 - 4.5)合金试样 的XRD 图谱. x = 2.5 x = 3.0 x = 3.5 Table