【摘 要】
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非晶合金因其原子排列长程无序的结构特征而具有高强度、高弹性和优异耐腐蚀性,作为新型结构或功能材料具有独特优势。但非晶合金为亚稳材料,当温度高于其结晶化温度时即发生结晶而失效,这限制了非晶合金的高温下应用。高熵非晶合金因其多主元高熵效应,表现出比以单一组元为主的传统非晶合金更为优异的热稳定性和抗结晶化能力,增加合金熵值是提高非晶合金热稳定性、减缓结晶速率的有效手段。另外,在合金中添加难熔金属（RM）
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非晶合金因其原子排列长程无序的结构特征而具有高强度、高弹性和优异耐腐蚀性,作为新型结构或功能材料具有独特优势。但非晶合金为亚稳材料,当温度高于其结晶化温度时即发生结晶而失效,这限制了非晶合金的高温下应用。高熵非晶合金因其多主元高熵效应,表现出比以单一组元为主的传统非晶合金更为优异的热稳定性和抗结晶化能力,增加合金熵值是提高非晶合金热稳定性、减缓结晶速率的有效手段。另外,在合金中添加难熔金属（RM）或高熔点类金属元素也被证实可提高非晶合金的热稳定性和强度。为进一步提高非晶合金的稳定性,拓展其在高温领域的应用,本工作在前期研制的Fe30Co25Ni20(B0.7Si0.3)25高熵非晶合金中加入W、Mo、Nb、Ta等RM元素,研究了RM对高熵非晶合金的热性能、非晶形成能力（GFA）、力学性能、耐蚀性能以及磁性能的影响,讨论了RM元素添加提升合金热稳定性和GFA的机理,并调查了热处理对Fe30Co25Ni15Ta5(B0.7Si0.3)25高熵非晶合金的结构、力学性能、耐蚀性能以及磁性能的影响。主要研究结果如下:1.在Fe30Co25Ni20(B0.7Si0.3)25高熵非晶合金中添加5 at.%的W、Mo、Nb和Ta均可提高非晶合金的热稳定性和GFA。其中,Fe30Co25Ni15Ta5(B0.7Si0.3)25非晶合金具有最高的玻璃转变温度（Tg）、初始结晶温度（Tx）和形成非晶临界直径（dc）,其Tg、Tx和过冷液相区（?Tx）分别为818 K、867 K和49 K,远高于基础合金的772 K、805 K和33 K,dc由1 mm增加到2.5 mm。RM元素提高合金热稳定性和GFA源于Fe23C6型复杂竞争晶体相的形成和合金组元间原子尺寸错配度和化学亲和力的增加。2.RM元素添加改善了Fe30Co25Ni20(B0.7Si0.3)25高熵块体非晶合金的强度和耐腐蚀性能。其中,Fe30Co25Ni15Ta5(B0.7Si0.3)25高熵块体非晶合金的屈服强度（ζy）由3225 MPa升高至4189 MPa,并伴有一定的压缩塑性,维氏显微硬度（Hv）由941增加到1309。该块体非晶合金在3%Na Cl溶液中的自腐蚀电位(Ecorr)由-0.32 V增大到-0.12 V,腐蚀电流密度(Icorr)由8.2×10-7 A/cm~2减小到2.5×10-7 A/cm~2,腐蚀速率由9.0×10-3 mm/a减小到1.6×10-3 mm/a。此外,Fe30Co25Ni15RM5(B0.7Si0.3)25高熵非晶合金具有软磁性,其饱和磁感应强度为0.72-0.76 T,矫顽力为1.4-2.8 Am-1。3.将Fe30Co25Ni15Ta5(B0.7Si0.3)25高熵非晶合金在817-867 K下等温退火15 min后XRD谱中未观察到明显晶体衍射峰,结合DSC结果,推测合金在842 K等温15 min后析出了体积分数为7%的纳米晶,此时合金的Hv和ζy分别为1469和4261 MPa,较淬态高熵非晶合金分别提升160和72 MPa。该合金在817 K热处理30 min后产生纳米晶体相的体积分数为12%,此时合金的Hv和ζy分别为1478和4276 MPa。
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