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《JAC》柯海波、王倩倩等工作：低溫?zé)嵫h(huán)改善軟磁性鐵基金屬玻璃退火后的延展性

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2023-07-31  瀏覽次數(shù)：3484
鐵基金屬玻璃由于具有高飽和磁通密度、低矯頑力、低鐵心損耗等優(yōu)異的軟磁性能而引起了人們的極大興趣。低于結(jié)晶溫度的退火是制造過程中釋放殘余應(yīng)力并獲得更好軟磁性能的重要步驟，但這一過程加速了非晶基體的結(jié)構(gòu)弛豫，往往導(dǎo)致塑性急劇惡化，給后續(xù)加工帶來極大不便。為了降低鐵基金屬玻璃退火后的脆性，人們進(jìn)行了大量的研究，如成分改性。加入Ni/Mo等泊松比高的元素可以有效提高退火后的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，降低退火后的脆性，然而這種方法通常伴隨著犧牲軟磁性能或玻璃形成能力。近年來，研究證明回春是提高金屬玻璃塑性變形能力的有效方法。回春是與松弛相反的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于更高的能量狀態(tài)和更無序的結(jié)構(gòu)。深冷循環(huán)方法使樣品在高溫和低溫之間循環(huán)，與一些機(jī)械方法相比，該方法簡(jiǎn)便易行，不受樣品尺寸的限制。它對(duì)鐵基金屬玻璃的軟磁性能幾乎沒有不利影響。以往有報(bào)道稱深冷循環(huán)處理能有效提高鑄態(tài)[(Fe0.5Co0.5)0.75B0.2Si0.05]96Nb4金屬玻璃的抗壓塑性和拉伸塑性。然而，深冷循環(huán)處理是否對(duì)退火樣品有作用仍是未知的。深冷循環(huán)的回春作用是由熱循環(huán)過程中的內(nèi)應(yīng)力引起的，由熱膨脹系數(shù)的局部差異引起。深冷循環(huán)處理前的初始結(jié)構(gòu)似乎起著重要作用，納米級(jí)團(tuán)簇和自由體積受深冷循環(huán)處理的影響十分顯著。在退火過程中弛豫行為往往伴隨著自由體積的湮滅，從而導(dǎo)致金屬玻璃均勻的結(jié)構(gòu)。雖然深冷循環(huán)處理似乎對(duì)軟磁性能沒有影響，但其潛在的機(jī)制尚不清楚，對(duì)磁疇結(jié)構(gòu)的影響很少被報(bào)道，值得進(jìn)一步探索。

基于此，來自松山湖材料實(shí)驗(yàn)室、東南大學(xué)等單位的研究人員將深冷循環(huán)處理結(jié)合短時(shí)退火處理應(yīng)用于[(Fe0.5Co0.5)0.75B0.2Si0.05]96Nb4金屬玻璃條帶。在較短的退火時(shí)間內(nèi)保留了自由體積和不均勻結(jié)構(gòu)。深冷循環(huán)處理后軟區(qū)尺寸增大，有利于剪切帶的萌生和分支，導(dǎo)致彎曲塑性應(yīng)變的增強(qiáng)。結(jié)果表明，深冷循環(huán)處理可以使鐵基金屬玻璃具有優(yōu)異的軟磁性能和彎曲塑性。相關(guān)研究成果以“Improved ductility of annealed Fe-based metallic glass with good soft magnetic property by cryogenic thermal cycling”為題在Journal of Alloys and Compounds上發(fā)表。



總之，研究人員發(fā)現(xiàn)在較短的退火時(shí)間內(nèi)，深冷循環(huán)處理能有效降低退火對(duì)[(Fe0.5Co0.5)0.75B0.2Si0.05]96Nb4金屬玻璃塑性的抑制。深冷循環(huán)后軟區(qū)尺寸增大，有利于塑性增強(qiáng)。雖然深冷循環(huán)后軟區(qū)較大，但樣品的疇結(jié)構(gòu)和矯頑力基本保持不變。結(jié)合適當(dāng)?shù)耐嘶鸷蜕罾溲h(huán)處理，可以獲得軟磁性能好、彎曲變形能力強(qiáng)的綜合性能優(yōu)異的鐵基金屬玻璃。研究結(jié)果非常有利于鐵基金屬玻璃的加工，有效地降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性。這項(xiàng)工作將極大地促進(jìn)和擴(kuò)展鐵基金屬玻璃作為軟磁材料在下一代電子器件、高頻電機(jī)、電源等領(lǐng)域的應(yīng)用。



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