專利名稱：Co基Co－Si－B－Nb塊體非晶合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種具有大非晶形成能力、高強(qiáng)度以及磁性能的Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金，屬于新材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
非晶態(tài)金屬合金是一類具有短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)特征的金屬或合金，它們具有很高的綜合力學(xué)性能和獨(dú)特的物理化學(xué)性能。然而由于金屬或合金非晶形成能力(即形成非晶態(tài)合金的能力)的影響，制備該類材料需要較高的冷卻速率，一般的臨界冷卻速率在105K/s。以冷速?gòu)母叩降蜑樾?，常用的急冷技術(shù)有熔體霧化、薄膜沉積技術(shù)以及銅輥急冷甩帶技術(shù)，材料形態(tài)常為低維材料如粉末、薄帶等，其應(yīng)用范圍因此受到很大限制。
從二十世紀(jì)九十年代初以來(lái)，以日本和美國(guó)為首，發(fā)現(xiàn)了一系列具有強(qiáng)非晶形成能力的合金成分，其中以Zr基最為易于制得，其臨界冷卻速率僅在1K/s量級(jí)，可以用銅模鑄造和水淬等方法制備成三維塊體材料，被稱為塊體非晶合金。塊體非晶合金不僅具有較傳統(tǒng)低維非晶合金更優(yōu)異的機(jī)械和物理化學(xué)性能，同時(shí)，由于突破了尺寸束縛，它們有用作結(jié)構(gòu)材料的可能。此外，由于這類材料在其過(guò)冷液相區(qū)間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)精密快速成型，這種良好的工藝性能進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用范圍。目前，美、日等國(guó)已發(fā)展出了Zr基、Ti基、Pd基、Ni基和Cu基等塊體非晶合金，并將部分塊體非晶合金材料實(shí)用化，取得了明顯效益。
由于塊體非晶合金的性能通常優(yōu)越于與之相對(duì)應(yīng)的晶體合金，這在很大程度上促進(jìn)了人們對(duì)具有獨(dú)特軟磁性能的Fe基和Co基塊體非晶合金的研究，這種磁性能是相應(yīng)晶體合金所不具備的。Co基塊體非晶合金具有優(yōu)越的工程應(yīng)用性能高強(qiáng)度和硬度、優(yōu)良的磁性能和耐蝕性能、高的熱穩(wěn)定性，可作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料；尤其可利用其軟磁性能，制成各種磁性器件應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，如電流互感器、大功率開(kāi)關(guān)電源、逆變電源和程控交換機(jī)電源的變壓器、互感器、及傳感器等。然而，和Zr基、Cu基塊體非晶合金相比，Co基非晶的玻璃形成能力相對(duì)較弱，難以制備出具有大尺寸的塊體非晶合金，且都是在多組元合金體系中才能形成。目前，已報(bào)道的Co基塊體非晶合金大都含有五個(gè)或五個(gè)以上組元，如最近報(bào)道的Co-Fe-Si-B-Nb合金體系，形成的塊體非晶合金具有超高強(qiáng)度和良好的磁性能。該體系中形成的塊體非晶合金成分為[(Co1-xFex)0.75B0.2Si0.05]96Nb4，其中x＝0.1-0.4，這些非晶合金成分是用部分Fe替代Co元素形成的；并且基礎(chǔ)成分[Co0.75B0.2Si0.05]96Nb4是原自于[Fe0.75B0.2Si0.05]96Nb4，這樣成分的選擇就具有很大的隨意性。同時(shí)，在降低合金元素的情況下，即減少Fe元素，在Co-Si-B-Nb四元合金體系中還未有塊體非晶合金報(bào)道過(guò)，并且在簡(jiǎn)單Co基合金體系中，形成的非晶合金都是以帶狀形式存在，成為現(xiàn)有技術(shù)中的典型。盡管Co基非晶的玻璃形成能力較弱，但獨(dú)特的性能使得它們具有重大的工程應(yīng)用前景，因此為了拓展磁性非晶合金的工業(yè)應(yīng)用，就促使人們不斷去尋找具有大玻璃形成能力的磁性Co基非晶合金體系。
現(xiàn)有的研究表明塊體非晶合金常含有多個(gè)組元，且都屬于成分敏感的合金相，即化學(xué)成分是影響合金非晶形成能力的關(guān)鍵因素，一般的，在特定的非晶形成體系中，具有最強(qiáng)非晶形成能力的合金成分在相圖上往往接近于點(diǎn)成分，如果偏離該成分，合金的非晶形成能力將大大降低，因此，制備塊體非晶合金時(shí)，成分的選擇和控制至關(guān)重要。由于能夠形成大尺寸的Co基塊體非晶合金大都含有五個(gè)或五個(gè)以上組元，這樣就存在如下不足①多組元體系成分的優(yōu)化選擇十分復(fù)雜，目前主要依賴于大量實(shí)驗(yàn)，這必然存在一定的主觀性和隨意性；②目前在Co-Si-B-Nb四元合金體系中未有塊體非晶合金報(bào)道過(guò)。因此，針對(duì)Co基塊體非晶合金的研究現(xiàn)狀，本發(fā)明依據(jù)用于設(shè)計(jì)塊體非晶合金成分的“團(tuán)簇線判據(jù)”以及其它組元對(duì)團(tuán)簇的微合金化原理來(lái)設(shè)計(jì)合金成分，并利用銅模吸鑄工藝發(fā)展出新的具有大玻璃形成能力的Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)存在的①不能在四元合金體系中制備出塊體非晶，②在成分選擇上帶有隨意性和優(yōu)化復(fù)雜的不足，并開(kāi)發(fā)出新的Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金和確定其塊體非晶合金的形成范圍及找出最佳非晶成分合金，特提出本發(fā)明的技術(shù)解決方案。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的構(gòu)思是，先在Co-Si-B三元基礎(chǔ)體系中，利用與二元團(tuán)簇相關(guān)的“團(tuán)簇線”非晶合金成分判據(jù)(即二元團(tuán)簇成分點(diǎn)與第三組元的連線)，確定出在Co-Si-B三元成分圖中的團(tuán)簇線。在Co-B二元相圖的富Co處，存在阿基米德反棱柱Co8B3和兩個(gè)附八面體的三棱柱Co7B3和Co9B3團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，這些二元團(tuán)簇均為二元晶體相的局域結(jié)構(gòu)。分別連接這三個(gè)成分點(diǎn)與第三組元Si的連線，即構(gòu)成三條團(tuán)簇線Co7B3-Si，Co8B3-Si和Co9B3-Si。另一方面，從Co-Si二元出發(fā)，存在另外一條團(tuán)簇線Co12Si-B，其中Co12Si是存在于Co-Si晶體相局域結(jié)構(gòu)中的截角八面體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。Co7B3-Si，Co8B3-Si和Co9B3-Si團(tuán)簇線與Co12Si-B團(tuán)簇線的交點(diǎn)成分分別為Co66.2Si5.5B28.3，Co68.6Si5.7B25.7和Co70.6Si5.9B23.5，這三個(gè)交點(diǎn)成分都位于Co12Si-B團(tuán)簇線上，因此這些三元成分可以用通式(Co12Si)1-xBx(x＝23-29at.％)來(lái)表示。我們選取團(tuán)簇線上成分為基礎(chǔ)成分，然后添加微量的Nb組元對(duì)基礎(chǔ)三元成分進(jìn)行合金化。以此得到的合金成分可表示為[(Co12Si)1-xBx]1-yNby。采用高純度組元元素按上述原子百分比合金成分進(jìn)行配比；然后利用非自耗電弧熔煉爐對(duì)配比的混合物進(jìn)行多次熔煉，以得到成分均勻的合金錠；最后用銅模負(fù)壓吸鑄法，制備出直徑為3mm的合金棒，并確認(rèn)塊體非晶合金的成分范圍和最佳成分。
本發(fā)明所提出的Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金，包括Co、Si、B和Nb元素，其特征在于(a)其成分是在Co-Si-B三元體系基礎(chǔ)上，添加第四組元Nb對(duì)基礎(chǔ)三元團(tuán)簇線上成分進(jìn)行微合金化形成的；(b)Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金的成分范圍為[(Co12Si)1-xBx]1-yNby，其x＝23-29at.％，y＝3-5at.％；(c)Co基Co-Si-B-Nb體系中最佳塊體非晶合金成分為(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4；(d)制備Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金的方法，包括成分配比稱量、熔煉和吸鑄，其工藝步驟是第一步，備料按照設(shè)計(jì)成分中的原子百分比，轉(zhuǎn)換成重量百分比wt.％，稱取各組元量值，待用，Co、Si、B和Nb原料的純度要求為99％以上；第二步，Co基Co-Si-B-Nb合金錠的熔煉將按成分配比秤量的Co、Si、B和Nb的混合料，放在電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)，采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，首先抽真空至10-2Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.06-0.08MPa，熔煉電流密度的控制范圍為180-220A/cm2，熔化后，再持續(xù)熔煉10秒鐘，斷電，讓合金隨銅坩堝冷卻至室溫，然后將其翻轉(zhuǎn)，重新置于水冷銅坩堝內(nèi)，進(jìn)行第二次熔煉，如此反復(fù)熔煉至少3次，得到成分均勻的Co-Si-B-Nb合金錠；第三步，Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金制備將Co-Si-B-Nb合金錠，置于連有負(fù)壓吸鑄裝備的水冷銅坩堝內(nèi)，在氬氣保護(hù)下用非自耗電弧熔煉法熔煉合金，首先抽真空至10-2Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.06-0.08MPa，熔煉所用電流密度為180-220A/cm2，熔化后，再持續(xù)熔煉10秒鐘，然后開(kāi)啟負(fù)壓吸鑄裝置，氣壓差為0.03±0.005MPa，同時(shí)斷電，讓合金熔體充入圓柱形銅模型腔中，冷卻至室溫，得到直徑為3mm的塊體非晶合金。
本發(fā)明的方案是根據(jù)多組元合金相的與基礎(chǔ)團(tuán)簇相關(guān)的“團(tuán)簇線判據(jù)”來(lái)設(shè)計(jì)非晶合金成分。所謂的團(tuán)簇線是指在三元體系中，二元的第一近鄰團(tuán)簇(如二十面體團(tuán)簇)成分向第三組元的連線。在多組元Co基合金體系中，首先在基礎(chǔ)Co-Si-B三元體系中確定出特殊團(tuán)簇線，再根據(jù)這些團(tuán)簇線確定出特殊的三元成分點(diǎn)，然后添加微量的Nb組元(3-5at.％)對(duì)基礎(chǔ)三元成分進(jìn)行合金化。根據(jù)此方案在Co-Si-B-Nb四元體系中設(shè)計(jì)合金成分，這種成分設(shè)計(jì)構(gòu)思避免了現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)，即成分選取的隨意性。然后采用非自耗電弧熔煉爐和銅模負(fù)壓吸鑄設(shè)備制備Co-Si-B-Nb體系Co基塊體非晶合金。用X射線衍射儀(SHIMADZU XRD-6000)、差示掃描量熱儀(TA Q100)和差熱分析儀(TAQ600)分析和測(cè)定合金的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)參數(shù)，確定出能用吸鑄法形成3mm直徑非晶棒材的成分范圍，為[(Co12Si)1-xBx]1-yNby，式中x＝23-29at.％，y＝3-5at.％；其中最佳塊體非晶合金成分為(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4。
X射線衍射結(jié)果表明，當(dāng)Co-Si-B-Nb體系合金成分位于本發(fā)明提出的塊體非晶合金形成成分范圍之外時(shí)，合金的X射線衍射譜中將出現(xiàn)大量的明銳衍射峰，表明合金中生成了大量的晶體相；而當(dāng)合金棒的成分位于本發(fā)明提出的塊體非晶合金成分范圍內(nèi)時(shí)，其X射線衍射譜都呈現(xiàn)出典型的非晶態(tài)衍射特征，表明它們是塊體非晶。最終，實(shí)驗(yàn)確定在本發(fā)明提出的Co-Si-B-Nb塊體非晶合金成分范圍內(nèi)，都可通過(guò)銅模吸鑄法獲得直徑為3mm的非晶棒。表1中列出了Co-Si-B-Nb體系中典型塊體非晶合金(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3，(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4和(Co70.6Si59B235)0.95Nb5的有關(guān)非晶穩(wěn)定性和形成能力的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。塊體非晶合金的磁性能由振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(JDM-13)測(cè)得，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已列于表1中。
玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg和晶化溫度Tx是表征非晶合金熱穩(wěn)定性的特征參數(shù)，其值增加表明非晶抗晶化能力加強(qiáng)，非晶的熱穩(wěn)定性增加。Co-Si-B-Nb塊體非晶合金的Tg和Tx值比較高，且數(shù)值相差不大，表明它們均具有較高的熱穩(wěn)定性。約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度Trg＝Tg/Tl是表征非晶形成能力的主要參數(shù)，Co-Si-B-Nb塊體非晶合金均具有較高的Trg值，表明它們具有較大的玻璃形成能力。類似地，對(duì)于另一表征非晶形成能力的參數(shù)γ(γ＝Tx/(Tg+Tl))值，它們的值非常接近。其中，(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4塊體非晶合金具有最大的Trg值，是最佳玻璃形成能力的合金。與此同時(shí)，還可以從熱分析曲線上測(cè)量出這些磁性非晶合金的居里溫度Tc。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，可得出如下結(jié)果利用銅模吸鑄工藝制備方法，本發(fā)明提出的Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金具有大的玻璃形成能力，在[(Co12Si)1-xBx]1-yNby(x＝23-29at.％，y＝3-5at.％)成分區(qū)間內(nèi)能夠形成直徑為3mm的非晶合金棒。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是①克服了已有技術(shù)不能在四元合金體系中制備出塊體非晶合金的不足，開(kāi)發(fā)出新的Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金形成體系；②克服了多組元體系成分選取的任意性，根據(jù)團(tuán)簇線成分判據(jù)確定基礎(chǔ)三元Co-Si-B合金成分，然后添加微量組元對(duì)其進(jìn)行合金化，從而確定了塊體非晶合金的成分范圍，并給出了最佳塊體非晶合金成分；③微量合金化元素Nb的添加提高了基礎(chǔ)三元體系Co-Si-B非晶合金的玻璃形成能力，能夠用普通銅模吸鑄法制備出直徑為3mm的非晶合金棒。
附表說(shuō)明本發(fā)明對(duì)所列附表說(shuō)明如下表1是Co-Si-B-Nb體系典型塊體非晶合金的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。Tc表示居里溫度，Tg玻璃化溫度，Tx晶化溫度，過(guò)冷液相區(qū)ΔTx，Tl液相點(diǎn)，Tg/Tl約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度，參數(shù)γ(γ＝Tx/(Tg+Tl))。結(jié)果表明該體系塊體非晶合金都具有高的熱穩(wěn)定性和大的非晶形成能力；其中，最佳塊體非晶合金成分為(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4。另外，表1還給出了塊體非晶合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs和矯頑力Hc。
對(duì)于表1中給出的塊體非晶合金成分，與給出的成分通式[(Co12Si)1-xBx]1-yNby(x＝23-29at.％，y＝3-5at.％)的關(guān)系如下以表1中給出的三個(gè)典型成分為例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)x＝28.3at.％，y＝3at.％時(shí)，代入成分通式中的基礎(chǔ)三元成分(Co12Si)1-xBx，得到Co的含量為(12/13)*(1-0.283)*100at.％＝66.2at.％，Si的含量為(1/13)*(1-0.283)*100at.％＝5.5at.％，該塊體非晶合金成分為(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3；當(dāng)x＝25.7at.％，y＝4at.％時(shí)，代入成分通式中的基礎(chǔ)三元成分(Co12Si)1-xBx，得到Co的含量為(12/13)*(1-0.257)*100at.％＝68.6at.％，Si的含量為(1/13)*(1-0.257)*100at.％＝5.7at.％，該塊體非晶合金成分為(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4；當(dāng)x＝23.5at.％，y＝5at.％時(shí)，代入成分通式中的基礎(chǔ)三元成分(Co12Si)1-xBx，得到Co的含量為(12/13)*(1-0.235)*100at.％＝70.6at.％，Si的含量為(1/13)*(1-0.235)*100at.％＝5.9at.％，該塊體非晶合金成分為(Co70.6Si5.9B23.5)0.95Nb5。


圖1是Co-Si-B基礎(chǔ)三元體系成分圖結(jié)合圖1來(lái)說(shuō)明三元基礎(chǔ)成分的選取和確定。在圖中存在四條團(tuán)簇成分線，分別為Co7B3-Si，Co8B3-Si，Co9B3-Si和Co12Si-B團(tuán)簇線。其中Co8B3為阿基米德反棱柱，Co7B3和Co9B3為附八面體的三棱柱，Co12Si為截角八面體團(tuán)，這些二元團(tuán)簇都存在于Co-Si-B二元晶體相局域結(jié)構(gòu)中。團(tuán)簇線Co7B3-Si，Co8B3-Si，Co9B3-Si與Co12Si-B的交點(diǎn)分別為Co66.2Si5.5B28.3，Co68.6Si5.7B25.7和Co70.6Si5.9B23.5，即圖1中所標(biāo)注的1、2和3#成分，這些成分都位于Co12Si-B團(tuán)簇線上，它們可以用一個(gè)通式(Co12Si)1-xBx(x＝23-29at.％)來(lái)表示。因此，根據(jù)這些特殊的團(tuán)簇線上成分就確定了設(shè)計(jì)Co基Co-Si-B-Nb合金的基礎(chǔ)成分。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附表所給出的塊體非晶合金成分，詳細(xì)說(shuō)明Co-Si-B-Nb合金體系塊體非晶合金的實(shí)施方式?，F(xiàn)以由基礎(chǔ)三元特殊團(tuán)簇線交點(diǎn)成分得到的塊體非晶合金(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3，(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4和(Co70.6Si5.9B23.5)0.95Nb5為例，說(shuō)明Co-Si-B-Nb體系塊體非晶合金的制備過(guò)程，并結(jié)合附表說(shuō)明該體系塊體非晶的熱力學(xué)特點(diǎn)和磁性能特征。
實(shí)施例一，(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3塊體非晶合金制備及其性能測(cè)試第一步，成分配比的稱量設(shè)計(jì)成分時(shí)是按原子百分比進(jìn)行的，在原料稱重過(guò)程中，先將合金原子百分比(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3轉(zhuǎn)換成重量百分比Co83.9Si3.3B6.6Nb6.2，按比例稱量純度為99.9％的純金屬Co，Si，B和Nb的原料，備用；第二步，(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3合金錠的熔煉將按上述成分配比的Co、Si、B和Nb的混合料放在電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)，采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，首先抽真空至10-2Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.08MPa，熔煉電流密度的控制范圍為180A/cm2，熔化后再持續(xù)熔煉10秒鐘，斷電，讓合金隨銅坩堝冷卻至室溫，然后將其翻轉(zhuǎn)，重新置于水冷銅坩堝內(nèi)，進(jìn)行第二次熔煉，如此反復(fù)熔煉至少3次，得到成分均勻的合金錠；第三步，(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3塊體非晶合金制備將合金錠置于連有負(fù)壓吸鑄裝備的水冷銅坩堝內(nèi)，在氬氣保護(hù)下用非自耗電弧熔煉法熔煉合金，首先抽真空至10-2Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.08MPa，熔煉所用電流密度為180A/cm2，熔化后持續(xù)熔煉10秒鐘，然后開(kāi)啟負(fù)壓吸鑄裝置，氣壓差為0.03±0.005MPa，同時(shí)斷電，讓合金熔體充入圓柱形銅模型腔中，冷卻至室溫，得到直徑為3mm的合金棒；
第四步，(Co66.2Si5.5B28.3)0.97Nb3塊體非晶合金結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試用X射線衍射儀(Cu Kα輻射，其波長(zhǎng)λ＝0.15406nm)分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，為典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征；用差示掃描量熱儀和差熱分析儀測(cè)定了該非晶合金的熱力學(xué)參數(shù)，分別為Tc＝559K，Tg＝859K，Tx＝904K，Tg/Tl＝0.598，γ＝0.394，其結(jié)果列在表1中；用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得的樣品的Bs＝0.30T，Hc＝13kA/m。
實(shí)施例二，(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4塊體非晶合金制備及其性能測(cè)試第一步，成分配比的稱量設(shè)計(jì)成分時(shí)是按原子百分比進(jìn)行的，在原料稱重過(guò)程中，先將合金原子百分比(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4轉(zhuǎn)換成重量百分比Co83Si3.3B5.7Nb8，按比例稱量純度為99.9％的純金屬Co，Si，B和Nb的原料，備用；第二步，(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4合金錠的熔煉抽真空后，充入氬氣氣壓為0.07MPa，熔煉所用電流密度為190A/cm2，其它均同實(shí)施例一中第二步(略)；第三步，(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4塊體非晶合金制備抽真空后，充入氬氣氣壓為0.07MPa，熔煉所用電流密度為190A/cm2，其它均同實(shí)施例一中第三步(略)；第四步，(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4塊體非晶合金結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試用X射線衍射儀(Cu Kα輻射，其波長(zhǎng)λ＝0.15406nm)分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，為典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征；用差示掃描量熱儀和差熱分析儀測(cè)定了該非晶合金的熱力學(xué)參數(shù)，分別為Tc＝580K，Tg＝861K，Tx＝899K，Tg/Tl＝0.600，γ＝0.392，其結(jié)果列在表1中；用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得的樣品的Bs＝0.31T，Hc＝14kA/m。
實(shí)施例三，(Co70.6Si5.9B23.5)0.95Nb5塊體非晶合金制備及其性能測(cè)試第一步，成分配比的稱量設(shè)計(jì)成分時(shí)是按原子百分比進(jìn)行的，在原料稱重過(guò)程中，先將合金原子百分比(Co70.6Si5.9B23.5)0.95Nb5轉(zhuǎn)換成重量百分比Co82.1Si3.3B5.0Nb9.6，按比例稱量純度為99.9％的純金屬Co，Si，B和Nb的原料，備用；第二步，(Co70.6Si5.9B23.5)0.95Nb5合金錠的熔煉抽真空后，充入氬氣氣壓為0.06MPa，熔煉所用電流密度為220A/cm2，其它均同實(shí)施例一中第二步(略)；第三步，(Co70.6Si5.9B23.5)0.95Nb5塊體非晶合金制備抽真空后，充入氬氣氣壓為0.06MPa，熔煉所用電流密度為220A/cm2，其它均同實(shí)施例一中第三步(略)；第四步，(Co70.6Si5.9B23.5)0.95Nb5塊體非晶合金結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試用X射線衍射儀(Cu Kα輻射，其波長(zhǎng)λ＝0.15406nm)分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，為典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征；用差示掃描量熱儀和差熱分析儀測(cè)定了該非晶合金的熱力學(xué)參數(shù)，分別為Tc＝602K，Tg＝856K，Tx＝901K，Tg/Tl＝0.596，γ＝0.393，其結(jié)果列在表1中；用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得的樣品的Bs＝0.35T，Hc＝14kA/m。
表1Co-Si-B-Nb體系典型塊體非晶合金的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

權(quán)利要求
1.Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金，包括Co、Si、B和Nb元素，其特征在于(a)其成分是在Co-Si-B三元體系基礎(chǔ)上，添加第四組元Nb對(duì)基礎(chǔ)三元團(tuán)簇線上成分進(jìn)行微合金化形成的；(b)Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金的成分范圍為[(Co12Si)1-xBx]1-yNby，其x＝23-29at.％，y＝3-5at.％；(c)Co基Co-Si-B-Nb體系中最佳塊體非晶合金成分為(Co68.6Si5.7B25.7)0.96Nb4；(d)制備Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金的方法，包括成分配比稱量、熔煉和吸鑄，其工藝步驟是第一步，備料按照設(shè)計(jì)成分中的原子百分比，轉(zhuǎn)換成重量百分比wt.％，稱取各組元量值，待用，Co、Si、B和Nb原料的純度要求為99％以上；第二步，Co基Co-Si-B-Nb合金錠的熔煉將按成分配比秤量的Co、Si、B和Nb的混合料，放在電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)，采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，首先抽真空至10-2Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.06-0.08MPa，熔煉電流密度的控制范圍為180-220A/cm2，熔化后，再持續(xù)熔煉10秒鐘，斷電，讓合金隨銅坩堝冷卻至室溫，然后將其翻轉(zhuǎn)，重新置于水冷銅坩堝內(nèi)，進(jìn)行第二次熔煉，如此反復(fù)熔煉至少3次，得到成分均勻的Co-Si-B-Nb合金錠；第三步，Co基Co-Si-B-Nb塊體非晶合金制備將Co-Si-B-Nb合金錠，置于連有負(fù)壓吸鑄裝備的水冷銅坩堝內(nèi)，在氬氣保護(hù)下用非自耗電弧熔煉法熔煉合金，首先抽真空至10-2Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.06-0.08MPa，熔煉所用電流密度為180-220A/cm2，熔化后，再持續(xù)熔煉10秒鐘，然后開(kāi)啟負(fù)壓吸鑄裝置，氣壓差為0.03±0.005MPa，同時(shí)斷電，讓合金熔體充入圓柱形銅模型腔中，冷卻至室溫，得到直徑為3mm的塊體非晶合金。
全文摘要
新材料領(lǐng)域中的Co基Co－Si－B－Nb塊體非晶合金，包括Co、Si、B和Nb元素，特征是在Co－Si－B三元體系的基礎(chǔ)上，添加第四組元Nb對(duì)基礎(chǔ)三元團(tuán)簇線上成分進(jìn)行微合金化形成的，其形成塊體非晶合金的成分范圍為[(Co
文檔編號(hào)C22C1/02GK1869273SQ20061004707
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者董闖, 王清, 羌建兵, 吳江, 王英敏 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)