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電流退火對 Fe78Si9B13非晶合金性能及塑性變形的影響
發布日期：2024-08-12 瀏覽次數：2738
Fe78Si9B13是一種鐵基非晶合金材料，具有高硬度、高強度、優異的耐磨性和耐腐蝕性，在電力、醫療器械等領域具有廣闊的應用前景。然而，由于其獨特的組織結構和變形機制，一般呈現出無序且各向同性，使其在不同方向上的物理性質相同，所以Fe78Si9B13合金存在室溫塑性較差、易發生脆性斷裂等缺點，極大地限制了其塑性成形，導致其在醫療器械領域的應用受限。熱處理是改善金屬材料性能的重要方式，退火是熱處理工藝中的關鍵方法之一，金屬材料在加載電流后其組織性能可能會發生顯著變化，如電致熱處理（電流退火）后塑性提高、變形抗力降低等。相較于傳統退火，電流退火則引起了眾多學者的研究興趣。
來自太原理工大學的牛小淼等通過傳統退火和電流退火改變Fe78Si9B13非晶合金薄帶的塑性，對退火樣品進行納米壓痕測試和塑性成形試驗，驗證兩種退火工藝下Fe78Si9B13非晶合金薄帶的性能和成形效果。相關研究成果于2024年7月在《金屬熱處理》發表。
研究人員使用加熱臺對Fe78Si9B13非晶合金帶材進行傳統退火處理，使用示波器、功率放大器和紅外測溫儀等設備搭建的電流退火裝置，對非晶合金帶材進行電流退火處理（圖1）。退火溫度分別為100、200、300、400、500和600℃，退火時間20min。采用差示掃描量熱儀和Ｘ射線衍射儀分析合金帶材的熱穩定性及不同退火工藝下的微觀結構（圖2）。采用納米壓痕儀對比分析不同退火工藝下的力學性能和變形機制。采用薄帶成形裝置對退火后的非晶合金進行塑性成形，驗證退火工藝對其成形效果的影響（圖3-6）。Fe78Si9B13非晶合金基本參數如表1所示。結果表明：Fe78Si9B13非晶合金具有良好的熱穩定性，DSC曲線存在兩個明顯的放熱峰，分別對應兩次晶化過程，并且測量出其晶化溫度為520℃。非晶合金在低于晶化溫度退火時，XRD測試結果表明合金未產生明顯晶化。經傳統退火和電流退火后,Fe78Si9B13非晶合金的力學性能有部分改善,退火溫度低于400℃時,非晶薄帶的彈性模量和硬度產生了不同程度的降低,且在相同溫度下,電流退火處理的樣品硬度較低。因為非晶合金的變形行為主要受剪切帶和自由體積的影響,而電流退火使團簇間的吸引關聯作用減弱,導致剪切帶粘度降低及自由體積增加,有利于非晶合金的塑性成形。對退火溫度低于400℃的非晶合金進行塑性變形,非晶合金薄帶斷裂時的位移量相對于退火前均有不同程度的提升,與納米壓痕最大位移提高的結果相吻合。
本項工作得到了國家自然科學基金、山西省基礎研究計劃等項目的支持。
來自太原理工大學的牛小淼等通過傳統退火和電流退火改變Fe78Si9B13非晶合金薄帶的塑性，對退火樣品進行納米壓痕測試和塑性成形試驗，驗證兩種退火工藝下Fe78Si9B13非晶合金薄帶的性能和成形效果。相關研究成果于2024年7月在《金屬熱處理》發表。
研究人員使用加熱臺對Fe78Si9B13非晶合金帶材進行傳統退火處理，使用示波器、功率放大器和紅外測溫儀等設備搭建的電流退火裝置，對非晶合金帶材進行電流退火處理（圖1）。退火溫度分別為100、200、300、400、500和600℃，退火時間20min。采用差示掃描量熱儀和Ｘ射線衍射儀分析合金帶材的熱穩定性及不同退火工藝下的微觀結構（圖2）。采用納米壓痕儀對比分析不同退火工藝下的力學性能和變形機制。采用薄帶成形裝置對退火后的非晶合金進行塑性成形，驗證退火工藝對其成形效果的影響（圖3-6）。Fe78Si9B13非晶合金基本參數如表1所示。結果表明：Fe78Si9B13非晶合金具有良好的熱穩定性，DSC曲線存在兩個明顯的放熱峰，分別對應兩次晶化過程，并且測量出其晶化溫度為520℃。非晶合金在低于晶化溫度退火時，XRD測試結果表明合金未產生明顯晶化。經傳統退火和電流退火后,Fe78Si9B13非晶合金的力學性能有部分改善,退火溫度低于400℃時,非晶薄帶的彈性模量和硬度產生了不同程度的降低,且在相同溫度下,電流退火處理的樣品硬度較低。因為非晶合金的變形行為主要受剪切帶和自由體積的影響,而電流退火使團簇間的吸引關聯作用減弱,導致剪切帶粘度降低及自由體積增加,有利于非晶合金的塑性成形。對退火溫度低于400℃的非晶合金進行塑性變形,非晶合金薄帶斷裂時的位移量相對于退火前均有不同程度的提升,與納米壓痕最大位移提高的結果相吻合。
本項工作得到了國家自然科學基金、山西省基礎研究計劃等項目的支持。
特別提示：本信息由相關企業自行提供，真實性未證實，僅供參考。請謹慎采用，風險自負。
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