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1、材料物理化学专业优秀论文材料物理化学专业优秀论文 基于团簇理论的基于团簇理论的 Fe-BFe-B 基块体非晶合金基块体非晶合金形成规律形成规律关键词：块体非晶合金关键词：块体非晶合金 Fe-BFe-B 基合金基合金 团簇理论团簇理论 成分设计成分设计摘要：大块体非晶合金是一种亚稳态多组元合金材料，具有如高弹性、超塑性 变形能力等多种独特性能，具有重要的应用前景。近年来，Fe 基块体非晶合金 以其良好的软磁性能引起人们的关注，寻找新的 Fe 基块体非晶一直是非晶研究 中重要的课题。本文将我们课题组提出的团簇线判据和微合金化原则，应用于 Fe-B-Y 基四元体系中进行成分设计，发现了一系列新的块体
2、非晶合金，用(团 簇)lt;,1gt;(胶粘原子)lt;,1gt;非晶结构模型分析了它 们的形成，并对该模型在 Fe-B 基三元块体非晶合金成分设计中的应用进行了初 步尝试。 Fe 基块体非晶合金的玻璃形成能力较弱，除了 Fe-B-Y 三元体系能 够得到直径 2 mm 的块体非晶以外，大多数 Fe 基块体非晶都含有五个或五个以 上组元。这些 Fe 基块体非晶不但对成分敏感，而且形成区域非常窄。在 Fe-B 二元富 Fe 处的晶体相中存在两种类型的 Fe-B 团簇结构，一种是 CN10 阿基米德 反棱柱 Felt;,8gt;Blt;,3gt;，另一种是 CN9 三棱柱 Felt;,8gt;Blt
3、;,2gt;和 Felt;,9gt;B，它们 都是以 B 原子为心的。在 Felt;,62gt;Blt;,14gt;Ylt;,3gt;三元晶体 相中存在以 Fe 原子为心的 Felt;,12gt;Y 二十面体团簇。以这些团 簇为出发点，在 Fe-B-Y 三元体系中连接第三组元，得到四条团簇线： Felt;,8gt;Blt;,3gt;- Y、Felt;,8gt;Blt;,2gt;-Y、Felt;,9gt;B-Y 和 Felt;,12gt;Y-B，团簇线的交点分别为 Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;、F elt;,75gt;Blt;,18.8gt;Ylt;,
4、6.1gt;和 Felt;,83.7gt;Blt;,9.3gt;Ylt;,7gt;。以三 个交点成分为基础成分，再添加少量的 M(1-5 at)，其中 M=Ti、Hf、Nb、Mo、Ta、Ag。采用氩弧熔炼，由铜模吸铸法制备直径 3 mm 的合 金棒。热分析结果表明，微量的 Nb、Mo、Ta 的添加提高了 Fe-B-Y 系的玻璃形 成能力。其中， (Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Nblt;,3gt;、(Felt;,68.6gt;Bl t;,2.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Molt;,5gt;、(Felt;,68.
5、6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Talt;,3gt;分别具有最大的玻璃形成 能力，其 3 mm 完全非晶棒的长度分别为 22 mm、20 mm 和 12 mm。 Felt;,8gt;Blt;,3gt;团簇在块体非晶形成中起着决定性 的作用。加入微量的 Nb、Mo、Ta 提高了该团簇的堆积密度，从而提高了其玻璃 形成能力；这些块体非晶合金 (Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,57gt;)lt;,100-xgt;Nblt;,xgt;、(Felt;,68.6gt;Blt;,25.7 gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,100- x
6、gt;Molt;,xgt;、(Felt;,68.6gt;Blt;,25.7 gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,100- xgt;Talt;,xgt;(x=3-5 at)都具有一个近似的成分表达式： (Felt;,8gt;Blt;,3gt;)lt;,1gt;(Y，Nb) lt;,1gt;、(Felt;,8gt;Blt;,3gt;) lt;,1gt;(Y，Mo) lt;,1gt;、(Felt;,8gt;Blt;,3gt;) lt;,1gt;(Y，Ta)lt;,1gt;，即一个 Felt;,8gt;Blt;,3gt;团簇和 Y 与 M(M=Nb、Mo、Ta)的组 合连接起来。因此，最佳块体非晶成
7、分都具有相同的成分表达：(团簇) lt;,1gt;(胶粘原子)lt;,1gt;，此处团簇为拓扑密堆结 构。将此表达应用于 Fe-B-M(M=Y、Nb、Ta、Si、Ag)三元体系，即 (Felt;,8gt;Blt;,3gt;)lt;,1gt;(M)lt;, 1gt;，得到了成分为 Felt;,66.7gt;Blt;,25gt;Nblt;,8.3gt;的直 径为 2 mm 的非晶合金棒。正文内容正文内容大块体非晶合金是一种亚稳态多组元合金材料，具有如高弹性、超塑性变 形能力等多种独特性能，具有重要的应用前景。近年来，Fe 基块体非晶合金以 其良好的软磁性能引起人们的关注，寻找新的 Fe 基块体非晶
8、一直是非晶研究中 重要的课题。本文将我们课题组提出的团簇线判据和微合金化原则，应用于 Fe-B-Y 基四元体系中进行成分设计，发现了一系列新的块体非晶合金，用(团 簇)lt;,1gt;(胶粘原子)lt;,1gt;非晶结构模型分析了它 们的形成，并对该模型在 Fe-B 基三元块体非晶合金成分设计中的应用进行了初 步尝试。 Fe 基块体非晶合金的玻璃形成能力较弱，除了 Fe-B-Y 三元体系能 够得到直径 2 mm 的块体非晶以外，大多数 Fe 基块体非晶都含有五个或五个以 上组元。这些 Fe 基块体非晶不但对成分敏感，而且形成区域非常窄。在 Fe-B 二元富 Fe 处的晶体相中存在两种类型的 F
9、e-B 团簇结构，一种是 CN10 阿基米德 反棱柱 Felt;,8gt;Blt;,3gt;，另一种是 CN9 三棱柱 Felt;,8gt;Blt;,2gt;和 Felt;,9gt;B，它们 都是以 B 原子为心的。在 Felt;,62gt;Blt;,14gt;Ylt;,3gt;三元晶体 相中存在以 Fe 原子为心的 Felt;,12gt;Y 二十面体团簇。以这些团 簇为出发点，在 Fe-B-Y 三元体系中连接第三组元，得到四条团簇线： Felt;,8gt;Blt;,3gt;- Y、Felt;,8gt;Blt;,2gt;-Y、Felt;,9gt;B-Y 和 Felt;,12gt;Y-B，团簇线
10、的交点分别为 Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;、F elt;,75gt;Blt;,18.8gt;Ylt;,6.1gt;和 Felt;,83.7gt;Blt;,9.3gt;Ylt;,7gt;。以三 个交点成分为基础成分，再添加少量的 M(1-5 at)，其中 M=Ti、Hf、Nb、Mo、Ta、Ag。采用氩弧熔炼，由铜模吸铸法制备直径 3 mm 的合 金棒。热分析结果表明，微量的 Nb、Mo、Ta 的添加提高了 Fe-B-Y 系的玻璃形 成能力。其中， (Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Nblt;,
11、3gt;、(Felt;,68.6gt;Bl t;,2.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Molt;,5gt;、(Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Talt;,3gt;分别具有最大的玻璃形成 能力，其 3 mm 完全非晶棒的长度分别为 22 mm、20 mm 和 12 mm。 Felt;,8gt;Blt;,3gt;团簇在块体非晶形成中起着决定性 的作用。加入微量的 Nb、Mo、Ta 提高了该团簇的堆积密度，从而提高了其玻璃 形成能力；这些块体非晶合金 (Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,57gt;
12、)lt;,100- xgt;Nblt;,xgt;、(Felt;,68.6gt;Blt;,25.7 gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,100- xgt;Molt;,xgt;、(Felt;,68.6gt;Blt;,25.7 gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,100-xgt;Talt;,xgt;(x=3-5 at)都具有一个近似的成分表达式： (Felt;,8gt;Blt;,3gt;)lt;,1gt;(Y，Nb) lt;,1gt;、(Felt;,8gt;Blt;,3gt;) lt;,1gt;(Y，Mo) lt;,1gt;、(Felt;,8gt;Blt;,3gt;) lt;,1gt;(Y，Ta
13、)lt;,1gt;，即一个 Felt;,8gt;Blt;,3gt;团簇和 Y 与 M(M=Nb、Mo、Ta)的组 合连接起来。因此，最佳块体非晶成分都具有相同的成分表达：(团簇) lt;,1gt;(胶粘原子)lt;,1gt;，此处团簇为拓扑密堆结 构。将此表达应用于 Fe-B-M(M=Y、Nb、Ta、Si、Ag)三元体系，即 (Felt;,8gt;Blt;,3gt;)lt;,1gt;(M)lt;, 1gt;，得到了成分为 Felt;,66.7gt;Blt;,25gt;Nblt;,8.3gt;的直 径为 2 mm 的非晶合金棒。 大块体非晶合金是一种亚稳态多组元合金材料，具有如高弹性、超塑性变形
14、能 力等多种独特性能，具有重要的应用前景。近年来，Fe 基块体非晶合金以其良 好的软磁性能引起人们的关注，寻找新的 Fe 基块体非晶一直是非晶研究中重要 的课题。本文将我们课题组提出的团簇线判据和微合金化原则，应用于 Fe-B-Y 基四元体系中进行成分设计，发现了一系列新的块体非晶合金，用(团簇) lt;,1gt;(胶粘原子)lt;,1gt;非晶结构模型分析了它们 的形成，并对该模型在 Fe-B 基三元块体非晶合金成分设计中的应用进行了初步 尝试。 Fe 基块体非晶合金的玻璃形成能力较弱，除了 Fe-B-Y 三元体系能够 得到直径 2 mm 的块体非晶以外，大多数 Fe 基块体非晶都含有五个或
15、五个以上 组元。这些 Fe 基块体非晶不但对成分敏感，而且形成区域非常窄。在 Fe-B 二 元富 Fe 处的晶体相中存在两种类型的 Fe-B 团簇结构，一种是 CN10 阿基米德反 棱柱 Felt;,8gt;Blt;,3gt;，另一种是 CN9 三棱柱 Felt;,8gt;Blt;,2gt;和 Felt;,9gt;B，它们 都是以 B 原子为心的。在 Felt;,62gt;Blt;,14gt;Ylt;,3gt;三元晶体 相中存在以 Fe 原子为心的 Felt;,12gt;Y 二十面体团簇。以这些团 簇为出发点，在 Fe-B-Y 三元体系中连接第三组元，得到四条团簇线： Felt;,8gt;Bl
16、t;,3gt;- Y、Felt;,8gt;Blt;,2gt;-Y、Felt;,9gt;B-Y 和 Felt;,12gt;Y-B，团簇线的交点分别为 Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;、F elt;,75gt;Blt;,18.8gt;Ylt;,6.1gt;和 Felt;,83.7gt;Blt;,9.3gt;Ylt;,7gt;。以三 个交点成分为基础成分，再添加少量的 M(1-5 at)，其中 M=Ti、Hf、Nb、Mo、Ta、Ag。采用氩弧熔炼，由铜模吸铸法制备直径 3 mm 的合 金棒。热分析结果表明，微量的 Nb、Mo、Ta 的添加提高了 Fe-B-Y 系的玻璃形 成能力。其中， (Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Nblt;,3gt;、(Felt;,68.6gt;Bl t;,2.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97gt;Molt;,5gt;、(Felt;,68.6gt;Blt;,25.7gt;Ylt;,5.7gt;)lt;,97g
