Nd-Fe基合金系非晶形成能力的改善(4)
Inoue[12]等人运用铜模铸造工艺成功制备了临界尺寸为2mm的Fe-(Al, Ga)-(P, C, B, Si)类Fe基块体非晶合金和临界尺寸为6mm的Fe-Co-(Zr, Nb, Ta)-(Mo, W)-B类Fe基块体非晶合金。
T.D.Shen和R.B.Schwarz发现结合flux-melting和水淬法可以制备直径为2mm的Fe40Ni40P14B6球形Fe基块体非晶和临界尺寸为1mm的棒体块体非晶。
1997年，Inoue[13]课题组研究了厚度从15μm到230μm的Fe73Al5Ga2P11C5B4合金带材的非晶形成能力及其磁性能，发现该Fe基非晶带材的全非晶临界厚度大约为135μm。135μm非晶带材的饱和磁化强度(σs)，矫顽力(Hc)和1KHz下有效磁导率(μe)分别为1.8×10-4Wbm kg-1,3A m-1和8000。
Shen和Inoue[14]制备出[(Fe, Co, Ni)0.75B0.2Si0.05]96Nb4铁基块体非晶合金，铜模铸造全非晶棒材的临界尺寸达到了4mm。他们发现Ni元素的添加不仅不会降低合金的非晶形成能力和强度，还能增强该非晶合金的压缩变形延展性，断裂强度达到4000MPa，杨氏模量超过200GPa，弹性应变达到0.02，同时塑性应变最高为0.005。该块体非晶还展现了良好的软磁性能，0.8-1.1T的高饱和磁化强度，低于3A m-1的低矫顽力，1KHz下1.6-2.1×104的高磁导率。
随着块体金属玻璃(BMG)的迅猛发展，Fe-(Al, Ga)-(P, C, B, Si, Ge)类、Fe-Ga-(P, C, B)类和Fe-TM-B等多组元具有较强玻璃形成能力的Fe基块体非晶合金及其晶化后的纳米晶材料已经成为潜在的优异软磁材料和磁致伸缩材料[12-15]。
目前，稀土-过渡金属非晶的研究已经引起了广泛的关注，各国研究人员都在稀土-过渡金属非晶及其复合材料的性能方面进做了大量的研究。Nd-Fe基非晶合金由于其表现出的良好的硬磁特性和复杂的亚稳相结构以及其与钕铁硼硬磁材料的特殊关系已经引起各国研究者的广泛重视，与其相关的文献报道层出不穷[16-24]。研究人员通过铜模吸铸，铜模浇铸，甩带等手段制备出Nd-Fe基非晶及其纳米复合材料，并通过各种各样的分析手段对其微观结构和性能进行了深入的研究。在Nd-Fe基非晶的组成方面，国际上采用较多的成分是三组元Nd-Fe-Al和四组元Nd-Fe-Co-Al，通过控制冷却速率，研究不同组分下玻璃形成能力及其与磁性能的相互关系。最近有多篇在Nd-Fe-Al和Nd-Fe-Co-Al中分别添加Y，Si和Ni，Cu，B等金属及非金属元素的报道[17-20]。
1.5.1 Nd-Fe基非晶的玻璃的形成能力
对于Nd-Fe-Co-Al体系非晶的玻璃形成能力的研究方面，Kumer等人[15-18]对铜模浇铸技术制备的Nd60FexCo30-xAl10(0≤x≤30)样品的研究表明，对于x≤15的样品，其相应的XRD均呈现明显的非晶特征，当x≥20 时，材料有明显的晶化相析出，当x≤5时，样品的DSC曲线上出现明显的玻璃转变行为，对于x≥10的样品，并不能在DSC曲线上看出明显的玻璃转变和过冷液相区，Kumer等人[18]认为这主要是由于铁的添加，材料内非晶发生晶化的晶化温度降低，从而掩盖了玻璃转变温度，当x≥20，DSC曲线上融化发生以前并没有出现明显的晶化所对应的放热峰，上海大学的L.Xia等人[22]的研究表明，这一现象的出现，并不是之前的研究认为的那样，样品不发生晶化就已经融化了[23]，而是由于升温过程中，部分亚稳相晶体熔点较低，在铁磁亚稳相发生晶化行为之前就已经有部分物质开始融化，所以，晶化行为被融化所掩盖。他们在发现上述现象的同时，通过改变组成，制备出Nd48Al20Fe27Co5大块非晶合金，其相应的DSC曲线具有明显的玻璃转变过程。
韩国的Sang Uk Kim等人[25-28]通过落管实验制备了一系列不同直径的Nd70Fe20Al10合金样品，样品的XRD结果表明其为部分非晶，样品内非晶的含量随着样品直径的变化，出现了先随直径的增加而增加，然后随直径的增加而减少的现象，对于这个变化过程，他们认为是由于不同的形核作用所致，对于直径小于100μm的样品，表面异相形核起主导作用，当直径大于100μm的样品，内部异相形核起主导作用。