【摘 要】
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由序/熵调控设计得到的中、高熵合金和非晶合金,打破了传统合金的设计理念,并在性能上不断取得突破,具有重要理论研究意义和工业应用潜力。本文采用熔剂包覆法+磁悬浮熔炼水冷铜模负压吸铸法,由工业级原料通过Fluxing技术制备出具有优异力学性能和磁学性能的新型亚稳态合金,打破传统的采用高纯原料以及真空熔炼等的合金制备的方式,探究不同碱度包覆剂对于非晶复合材料除杂效果、组织和力学性能的影响,分别添加稀土元
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由序/熵调控设计得到的中、高熵合金和非晶合金,打破了传统合金的设计理念,并在性能上不断取得突破,具有重要理论研究意义和工业应用潜力。本文采用熔剂包覆法+磁悬浮熔炼水冷铜模负压吸铸法,由工业级原料通过Fluxing技术制备出具有优异力学性能和磁学性能的新型亚稳态合金,打破传统的采用高纯原料以及真空熔炼等的合金制备的方式,探究不同碱度包覆剂对于非晶复合材料除杂效果、组织和力学性能的影响,分别添加稀土元素（Ce、Dy）探究其对非晶复合材料的力学性能与软磁性能的优化。最后探究Ag、Cu元素微合金化对中熵合金的组织、力学性能以及磁学性能的影响。研究表明,采用工业级原料（Q235钢、Fe-Cr合金）,通过Fluxing技术净化母合金熔体,脱磷反应与脱硫反应的同时进行简化除杂工艺流程,制备出高强韧Fe61.5Mn14.3Si9.3Cr14C0.9（at.%）非晶复合材料。该合金为fcc（γ）相、bcc相和非晶相的复合结构,通过改变包覆剂的碱度R（R=0,2,3,4,5,6）,优化出R=4（Ca O:Fe2O3:Si O2为4:5:1）时,磷硫脱除率最分别高达到99.053%和98.396%。随着R的增加,合金的断裂强度与塑性应变的变化趋势均为先增后减,当R=4时综合力学性能最优,室温断裂强度和压缩塑性分别高达5539.82 MPa和53.45%。采用工业原料经三元包覆剂净化制备的高强韧Fe61.5Mn14.3Si9.3Cr14C0.9（at.%）非晶复合材料,微量添加稀土元素（Dy、Ce）,制备(Fe61.5Mn14.3Si9.3Cr14C0.9)99.6RE0.4（RE=Ce、Dy,at.%）合金体系,研究微合金化对合金的力学性能和磁学性能的影响。该合金体系的组织为非晶相、fcc（γ）相和bcc相,稀土元素的添加,优化其力学性能,(Fe61.5Mn14.3Si9.3Cr14C0.9)99.6Ce0.4合金的断裂强度和塑性变形分别高达5746.85MPa和59.52%。并且稀土元素的添加使得合金的矫顽力降低,同时提高饱和磁化强度,呈现出优异的软磁性,且轻稀土的效果更加显著。选择工业原料制备的中熵合金Fe63.3Mn14Si9.1Cr9.8C3.8（at.%）,微量添加Ag、Cu元素微合金化,结合层错能研究其对合金体系组织、力学和磁学性能的影响。Fe63.3Mn14Si9.1Cr9.8C3.8中熵合金为单一的fcc结构,抗磁性元素Ag和Cu的添加进一步降低层错能同时细化晶粒,使得合金的屈服强度降低而断裂强度和塑性增加。(Fe63.3Mn14Si9.1Cr9.8C3.8)99.6Cu0.4合金的断裂强度与塑性变形分别达到2434.69MPa和22.23%,相对磁导率低至1.00013,呈现优异的力学性能和顺磁性。
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