耿遥祥
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王英敏
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羌建兵
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董闯
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汪海斌
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特古斯
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00033
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1.6~6.7 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%.
关键词:
“
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团簇加连接原子”
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模型, Fe-B-Si-Nb块体非晶合金, 力学性能, 软磁性能
