分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
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-B2Fe7.4Ta0.6]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Trg 为0.584, 玻璃转变温度Tg 为856 K, 过冷液相区宽度ΔTx 达33 K.[Si-B2Fe8-xTax]Fe (x=0.4~0.7) 块体非晶合金的Vickers 硬度Hv 随Ta 的添加从1117 HV (x=0.4) 上升到1154 HV (x=0.7).[Si-B2Fe7.6Ta0.4]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.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 采用增强过滤电弧离子镀技术在单晶Si基片上制备了3组不同过渡金属的氮化物薄膜MNx(M=Ti,Zr,Hf)。用FESEM,GIXRD,XPS,NanoIndenter等方法对MNx薄膜的形貌、厚度、相结构、成分、元素的化学态、残余应力、弹性模量和硬度等进行了表征。结果表明，3组MNx薄膜均在较宽的成分范围内表现为fcc单相结构，并且同组薄膜间的择优取向、厚度、晶粒尺寸和残余应力等均基本保持一致；特别是3组薄膜的硬度和弹性模量均随氮成分x的变化而变化，并且都在x=0.82附近出现性能峰值。分析表明，MNx薄膜与成分相关的性能增强，其决定性因素不在于介观尺度的晶粒细化、择优取向及内应力等，而是取决于原子尺度的化学键合及电子结构等因素。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》
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2.5 mm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-B2Fe7.6Nb0.4]Fe非晶团簇结构的拓扑密堆性，由此得到另一系列[(Si1-yBy)-B2Fe8-xNbx]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-B2Fe8-xNbx]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1.9 ~ 6.7 A/m；[(Si0.95B0.05)-B2Fe7.5Nb0.5]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%。
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