热处理工艺对铁基非晶合金纳米晶晶粒尺寸的影响
热处理对合金材料的晶粒尺寸和结构的影响
热处理对合金材料的晶粒尺寸和结构的影响热处理是一种常见的工艺方法，通过加热和冷却来改变材料的性能和结构。
在合金材料的制备过程中，热处理是至关重要的一步，可以显著影响材料的晶粒尺寸和结构。
本文将探讨热处理对合金材料的晶粒尺寸和结构的影响。
一、晶粒尺寸的影响晶粒是固态材料中的基本结构单元，它的尺寸对材料的性能有着重要的影响。
热处理可以对晶粒尺寸进行精确控制，从而改变材料的力学性能、导电性能等。
1. 细化晶粒尺寸在热处理过程中，高温阶段会使晶粒长大，而快速冷却则会促进晶粒细化。
通过快速冷却，可以形成较小的晶粒尺寸，这对于提高材料的强度、硬度和韧性非常重要。
因为细小的晶粒之间的结晶界更多，可以有效锁住位错的移动，从而阻碍材料的塑性变形。
2. 控制晶粒尺寸分布除了细化晶粒尺寸，热处理还可以控制晶粒尺寸的分布。
控制晶粒尺寸的分布可以调节材料的力学性能。
例如，在高温热处理后通过合适的退火降低温度快速冷却，可以得到粗晶和细晶混合的复合晶粒尺寸分布。
这种结构具有优良的强韧性，适用于某些特殊工程领域。
二、结构的影响除了晶粒尺寸，热处理还可以对合金材料的结构产生重要影响。
结构变化会显著改变材料的物理、化学性能。
以下是热处理对结构的影响的主要方面。
1. 晶格缺陷调控热处理会引入或消除材料中的晶格缺陷，进而影响材料的性能。
通过高温处理可以使一些晶格缺陷缓和、扩散、消失，从而提高材料的晶体结构完整性。
然而，某些热处理过程也可能引入缺陷，如马氏体相变会引发位错增多，从而影响材料的塑性。
2. 相变调控热处理是控制材料相变的重要手段。
通过合适的加热和冷却过程，可以实现相变的控制和调节。
例如，固溶处理可以使溶固体中原子扩散和排列有序，实现亚稳相向稳定相的转变；而淬火则能快速形成亚稳态相，增加材料的硬度和强度。
3. 化学成分调整在热处理过程中，也有机会调整材料的化学成分，从而进一步调控其结构和性能。
例如，通过合适的热处理工艺可以在合金材料中形成所需的第二相，进而改变材料的磁性、电性等特性。
热处理对金属材料的晶粒尺寸的影响
热处理对金属材料的晶粒尺寸的影响热处理是一种通常应用于金属材料的热加工工艺，通过调整材料的温度和时间，以及使用适当的冷却速率，可以显著改变和控制金属的晶粒尺寸。
在这篇文章中，我们将探讨热处理对金属材料晶粒尺寸的影响，并讨论其在材料工程中的重要性。
1. 热处理基础热处理是通过改变材料的晶粒结构来改善其机械性能的一种方法。
晶粒是金属材料中的最小结构单元，晶粒尺寸对材料的性能具有重要影响。
热处理工艺主要包括退火、淬火、回火等。
2. 热处理对晶粒尺寸的影响热处理对金属材料的晶粒尺寸影响显著，具体表现在以下几个方面：2.1. 晶粒尺寸的细化通过适当的退火处理，可以使金属材料的晶粒尺寸细化。
在退火过程中，材料被加热到高温，使晶粒内部形成动态的晶界，然后通过缓慢冷却使晶粒重新长大并形成更大的晶界。
通过多次退火处理，晶粒尺寸逐渐减小，从而提高了材料的强度和韧性。
2.2. 晶粒尺寸的粗化相反，一些热处理方法如淬火可以导致材料的晶粒尺寸粗化。
在淬火过程中，材料被迅速冷却，使晶粒无法长大，从而形成小尺寸的晶粒。
然而，通过回火等热处理工艺，晶粒可以再次长大，达到更大的尺寸。
晶粒尺寸的粗化使得材料的强度降低，但同时也提高了其塑性和韧性。
3. 热处理对材料性能的影响晶粒尺寸的改变对金属材料的性能有很大的影响。
3.1. 强度和硬度晶粒尺寸细化可以提高材料的强度和硬度。
当晶粒尺寸减小时，其中的晶界增多，晶界的存在对位错的运动产生阻碍，从而提高了材料的强度。
此外，细小的晶粒也会增加位错的数量，进一步提高了材料的硬度。
3.2. 韧性和塑性晶粒尺寸的粗化可以提高材料的韧性和塑性。
较大的晶粒尺寸可以为位错提供更多的滑移道路，减少应力的局部集中，使材料更容易发生塑性变形和吸收能量。
4. 热处理在材料工程中的应用热处理在材料工程中广泛应用，主要是为了优化金属材料的性能。
4.1. 工具钢的淬火和回火处理工具钢通常需要具备较高的硬度和耐磨性。
热处理工艺对钢铁材料的纳米化处理和强度提升的影响
热处理工艺对钢铁材料的纳米化处理和强度提升的影响热处理工艺在钢铁材料的加工中扮演着重要角色。
它通过控制材料的加热和冷却过程，调整晶粒结构和相变行为，从而达到改善材料性能的目的。
近年来，人们对热处理工艺在钢铁材料纳米化处理和强度提升方面的研究越来越多，取得了显著的成果。
首先，热处理工艺对钢铁材料的纳米化处理起到了关键性的作用。
通过控制材料的加热和冷却温度，可以促使钢铁材料产生细小的晶粒。
细小晶粒的存在形成了大量的晶界，晶界的存在可以有效阻止位错的移动，从而提高材料的强度。
此外，晶界也可以作为原子的扩散路径，促进了晶界扩散和合金元素的弥散作用。
这样，纳米晶材料的强度和塑性可以同时兼顾。
其次，热处理工艺对钢铁材料强度的提升也起到了重要的作用。
通过热处理，可以使钢铁材料产生所需的相变和组织结构。
例如，淬火和回火工艺可以使钢铁材料产生马氏体和混合组织，显著提高材料的强度。
而时效工艺则可以通过析出硬化作用，引入纳米尺度的强化相，使材料的强度得到再一次提升。
此外，在热处理过程中，通过调整加热和冷却速率，还可以有效控制钢铁材料的显微组织和力学性能，进一步提高其强度。
最后，热处理工艺在钢铁材料纳米化处理和强度提升方面仍存在一些挑战和问题。
首先，如何控制纳米晶材料的稳定性仍是一个难题。
由于纳米晶材料的晶界能量较高，容易发生晶界迁移和晶粒长大，从而失去纳米尺度的效果。
其次，新材料的开发和适用性评估也是一个关键问题。
随着科技的发展，越来越多的合金材料被开发出来，但如何将这些新材料应用于现有的热处理工艺中，仍面临挑战。
此外，热处理工艺对环境和能源的影响也需要加以关注和处理。
总之，热处理工艺在钢铁材料的纳米化处理和强度提升方面的研究取得了显著的进展。
通过控制材料的加热和冷却过程，可以实现钢铁材料结构的调控和性能的优化。
然而，热处理工艺在纳米化处理和强度提升方面仍存在一些挑战和问题，需要进一步的研究和探索。
相信随着科技的不断进步，热处理工艺将为钢铁材料的纳米化和强度提升提供更多的解决方案。
热处理对金属的晶粒尺寸和晶界特性的影响
热处理对金属的晶粒尺寸和晶界特性的影响热处理是一种常用的金属加工方法，通过控制金属的加热和冷却过程，可以对金属的晶粒尺寸和晶界特性产生显著的影响。
本文将从晶粒尺寸和晶界特性两个方面，探讨热处理对金属的影响。
一、热处理对晶粒尺寸的影响热处理可以使金属晶粒发生再结晶，从而改变其晶粒尺寸。
再结晶是指在金属超过临界温度时，由于应变能的积累和晶界迁移，原有的晶粒会被消除，重新形成新的晶粒。
热处理可以通过控制加热温度和保温时间来促使再结晶的发生。
再结晶过程中，晶粒尺寸的变化取决于晶界的迁移。
晶界是晶体中不同晶向结构之间的界面，其能量较高。
在热处理过程中，晶界的迁移速度与温度和时间有关。
通过适当控制热处理参数，可以获得不同尺寸的再结晶晶粒。
热处理还可以通过晶粒长大来调控晶粒尺寸。
晶粒长大是指原有晶粒的体积增大和晶粒边界迁移的过程。
在热处理过程中，通过恰当的加热和冷却控制，可使晶体内部的原有晶粒重新长大，形成尺寸更大的晶粒。
总之，热处理对金属晶粒尺寸的影响主要体现在再结晶和晶粒长大两个方面。
通过控制热处理参数，可以获得不同尺寸的晶粒。
二、热处理对晶界特性的影响晶界是晶体中相邻晶粒之间的界面，决定着材料的力学性能、导电性能等。
热处理可以对金属的晶界特性产生重要影响，主要表现在晶界迁移和晶界本身的性质改变。
晶界迁移是指晶界的位置在晶体中的移动过程。
在热处理过程中，晶界的迁移速度受到温度和时间的影响。
适当的热处理可以促使晶界迁移，从而改变晶粒之间的相对位置，进而影响晶界的性质。
热处理还可以改变晶界的化学成分和晶界能量。
晶界的化学成分可以通过固溶体在晶界上的偏聚和新的相形成来改变。
而晶界能量的变化则与晶界的结构和化学成分有关。
通过适当的热处理，可以降低晶界能量，提高晶界的稳定性和强度。
综上所述，热处理对金属的晶界特性产生显著的影响，主要体现在晶界迁移、晶界成分和晶界能量的变化上。
结论热处理是一种重要的金属加工方法，通过控制金属的加热和冷却过程，可以对金属的晶粒尺寸和晶界特性产生显著的影响。
热处理工艺对钢材的晶粒度和晶界强化效应的影响
热处理工艺对钢材的晶粒度和晶界强化效应的影响热处理工艺是钢材制备过程中的一个关键环节，它通过改变钢材的组织结构来调整钢材的性能。
热处理工艺对钢材的晶粒度和晶界强化效应有着重要影响。
晶粒度是指钢材中晶粒的大小和形态。
晶粒度的大小对钢材的力学性能、塑性和韧性具有直接影响。
晶粒度越细小，钢材的强度、塑性和韧性往往越好。
热处理工艺可以通过控制加热温度、保温时间和冷却速率等参数来调整钢材的晶粒度。
在热处理过程中，加热温度的选择对晶粒度有着重要影响。
高温加热可以促进晶粒的长大，而低温加热则有助于细化晶粒。
加热温度越高，晶粒长大的速率越快，晶粒度越粗大；反之，加热温度越低，晶粒长大的速率越慢，晶粒度越细小。
另外，保温时间也是影响晶粒度的重要参数。
保温时间越长，晶粒长大的机会越多，晶粒度越大；而保温时间越短，晶粒长大的机会越少，晶粒度越小。
综合来看，适当延长保温时间有助于细化晶粒。
冷却速率是影响晶粒度的第三个关键因素。
快速冷却可以阻止晶粒的长大，从而得到较细小的晶粒；而慢速冷却则有助于晶粒的长大，晶粒度会相对较大。
因此，在热处理过程中控制冷却速率，可以得到不同晶粒度的钢材。
除了对晶粒度的影响外，热处理工艺还能通过晶界强化效应对钢材的性能进行调整。
晶界强化是指在晶粒的界面上出现的位错和其他缺陷所致的强化效应。
晶界的引入增加了位错的密度和抵抗位错运动的能力，从而提高了钢材的强度和硬度。
热处理工艺通过调整晶粒的大小和晶界的数量来调控晶界强化效应。
细小的晶粒可以增加晶界的数量，从而增强晶界强化效应；而粗大的晶粒则会减弱晶界强化效应。
因此，通过控制热处理工艺中的加热温度、保温时间和冷却速率等参数，可以实现晶界强化的调整。
总之，热处理工艺对钢材的晶粒度和晶界强化效应有着重要影响。
热处理工艺通过调控加热温度、保温时间和冷却速率等参数，可以实现钢材晶粒度的细化和晶界强化效应的调整，从而达到优化钢材性能的目的。
这对于提高钢材的强度、塑性和韧性等重要性能具有重要意义，并在钢材的制备过程中具有广泛应用前景。
热处理方法对金属材料的再结晶晶粒尺寸的影响
热处理方法对金属材料的再结晶晶粒尺寸的影响热处理作为一种常用的金属材料处理方法，在改变材料性能和结构方面起着重要的作用。
其中，再结晶晶粒尺寸是热处理过程中一项重要的指标。
本文将从晶粒再结晶的定义和原理出发，探讨不同热处理方法对金属材料再结晶晶粒尺寸的影响。
1. 再结晶晶粒尺寸的定义和原理再结晶晶粒尺寸可以理解为晶粒的大小，是指在热处理过程中，金属材料晶界消失，重新形成的晶粒的尺寸。
晶粒尺寸的大小直接关系到材料的力学性能、导电性和可塑性等方面。
再结晶晶粒尺寸的形成与材料的晶界和晶内成分迁移有关。
在晶体中，晶界是指两个晶粒的接触面，晶内是指晶粒内部的结构。
在热处理过程中，由于晶界的能量低于晶内的能量，晶粒开始沿晶界移动，逐渐消亡。
当晶界在材料中扩展时，晶界消失并重新排布，形成新的晶粒。
2. 热处理方法对再结晶晶粒尺寸的影响2.1 固溶处理固溶处理是指将合金加热至固溶温度，并保持一段时间，然后在水或空气中迅速冷却的处理方法。
固溶处理可以消除合金中存在的析出相，并提高材料的强度和韧性。
固溶处理对再结晶晶粒尺寸的影响主要体现在两个方面。
首先，固溶处理过程中的高温会导致晶粒长大，从而增大晶粒尺寸。
其次，固溶处理会改变合金的成分，使晶界迁移速率发生变化，进而影响再结晶晶粒的形成。
2.2 正火处理正火处理是将金属材料加热到一定温度，保温一段时间后，以适当速度冷却。
正火处理可用于提高金属材料的硬度和强度。
正火处理对再结晶晶粒尺寸的影响与固溶处理类似。
加热过程中，晶粒长大，导致晶粒尺寸的增加。
与此同时，正火处理中的相变和析出现象也会影响晶界的迁移速率，从而对再结晶晶粒尺寸产生间接影响。
2.3 淬火处理淬火处理是将金属材料加热至临界温度以上，保持一段时间后，迅速冷却。
淬火处理可使材料获得较高的硬度和强度。
淬火处理对再结晶晶粒尺寸的影响与固溶处理和正火处理有所不同。
淬火处理过程中，在高温下材料会出现过饱和状态，晶界迁移速率得到提高，导致晶粒尺寸的减小。
金属材料的工艺热处理对晶粒尺寸的影响
金属材料的工艺热处理对晶粒尺寸的影响导语：金属材料的晶粒尺寸是决定其力学性能和织构的重要因素之一。
而工艺热处理是一种重要的方式，可以对金属材料的晶粒尺寸进行调控。
本文将探讨金属材料的工艺热处理对晶粒尺寸的影响及相关机制。
一、工艺热处理的概述工艺热处理是指在金属材料加工过程中通过对材料进行加热、保温和冷却等一系列控制温度的操作，以调整、改变材料的结构和性能。
通常包括退火、淬火、时效等处理方式。
这些热处理过程中，晶粒尺寸是一个十分关键的参数。
二、退火对晶粒尺寸的影响1. 晶粒长大：退火时，晶粒内部存在位错和缺陷，晶界区域能量较高。
而在退火过程中，材料中的原子在高温下能够较为自由地重新排列和扩散，使得晶界区域的位错消失和晶粒的长大。
因此，晶粒尺寸会随着退火时间的增长而增大。
2. 晶粒形状改变：在退火过程中，材料中的晶粒可能会发生形状改变。
在某些情况下，晶粒会发生成簇，形成更大的晶粒；而在其他情况下，晶粒会趋于细小且均匀。
这取决于材料的化学成分、退火温度和退火时间等因素。
三、淬火对晶粒尺寸的影响1. 晶粒细化：淬火是指将加热至相变温度以上的金属迅速冷却至室温的过程。
在淬火中，金属材料的晶粒由于冷却速度较快，无法在短时间内长大。
淬火后晶粒尺寸通常会变得较小，且分布均匀。
这种晶粒细化不仅可以提高材料的强度和硬度，还有助于改善材料的韧性和耐疲劳性能。
2. 产生非均匀的晶粒尺寸：尽管淬火可以使晶粒细化，但在一些情况下也可能导致晶粒尺寸的非均匀分布。
这可能是由于冷却速率不均匀，或材料中的晶界有缺陷等原因。
四、时效对晶粒尺寸的影响时效是指在淬火过程后对材料进行长期低温保持。
时效主要用于改善材料的强韧性能。
然而，与退火和淬火相比，时效对晶粒尺寸的影响相对较小。
通常情况下，时效会引起晶界与晶界之间的界面能量下降，从而抑制晶界移动和晶粒长大。
结语：通过工艺热处理可以有效地控制金属材料的晶粒尺寸，从而实现对材料性能的调控。
热处理对金属晶粒生长的影响实现材料结构的精细调控
热处理对金属晶粒生长的影响实现材料结构的精细调控热处理在金属材料加工与制备中起着重要的作用。
它通过控制金属晶粒的尺寸与分布，实现对材料结构的精细调控。
本文将探讨热处理对金属晶粒生长的影响以及其在材料工程中的应用。
一、热处理对金属晶粒生长的影响金属晶体的生长是指晶粒的尺寸和分布在加热或冷却过程中的变化。
热处理是通过控制金属晶粒生长的方式之一。
以下是热处理对金属晶粒生长的主要影响：1. 温度：温度是影响金属晶粒生长速率的关键参数。
高温有利于金属晶粒的扩散和生长，因此在热处理过程中，适当的温度可以促进晶粒的细化。
2. 时间：热处理时间也是影响晶粒生长的重要因素。
较长的热处理时间有助于晶粒的长大，而较短的时间则有利于晶粒的细化。
因此，在实际热处理过程中，需要根据材料的要求确定适当的处理时间。
3. 冷却速率：不同的冷却速率会导致晶粒尺寸和分布的差异。
较快的冷却速率通常会导致晶粒尺寸的减小和分布的均匀化，而较慢的冷却速率则有助于晶粒的长大。
4. 杂质元素：杂质元素的存在也会对金属晶粒生长产生影响。
某些元素可以在晶界上形成弥散势阻，阻碍晶粒的长大，从而细化晶粒。
二、热处理在材料工程中的应用热处理作为一种有效的材料结构调控方法，广泛应用于材料工程领域。
以下是热处理在材料工程中的几个主要应用：1. 细化晶粒：通过适当的热处理方法，可以使金属材料的晶粒尺寸减小到纳米级别。
细小的晶粒具有高强度、高硬度和优异的塑性，因此可以大幅度提高材料的性能。
2. 改善材料的韧性：对于一些易脆断的金属材料，通过热处理可以改善其韧性。
热处理过程中的晶粒再结晶和析出相形成可以增加材料的塑性，从而提高抗拉强度和韧性。
3. 消除残余应力：金属材料在加工过程中会产生残余应力，对材料性能和结构稳定性造成不利影响。
通过适当的热处理方法，可以消除或减小残余应力，提高材料的综合性能。
4. 改善耐腐蚀性：热处理可以改变金属材料的晶粒形貌和化学成分分布，从而提高其耐腐蚀性。
热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和塑性表现的影响
热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和塑性表现的影响热处理是金属材料加工过程中常用的一种方法，通过加热和冷却的不同过程，可以改变材料的结构和性能。
再结晶是热处理过程中的一种重要现象，它能够显著影响金属材料的晶粒尺寸和塑性表现。
再结晶是在材料发生变形后通过热处理使晶粒重新长大的过程。
在金属加工过程中，常常会发生晶界的滑移和形变，这会导致晶粒形成位错和塑性变形。
当金属材料经过长时间的变形后，晶粒会变得细小，晶界的位错会累积，晶界能会增加，从而降低材料的塑性。
为了改善材料的塑性和机械性能，可以采用再结晶工艺。
再结晶的过程可以分为两个阶段：晶粒的再次形成和晶粒生长。
在加热过程中，材料中的位错和晶界能会被热能激活，晶体会开始形成新的再结晶晶粒。
这些新的晶粒会沿着原来的晶界生长，使得原有的晶粒尺寸减小。
尤其是在高温下，晶界能的消耗很快，新生晶粒会迅速成长。
因此，再结晶对金属材料的晶粒尺寸有显著的影响。
再结晶对金属材料的塑性表现也有重要的影响。
由于再结晶晶粒尺寸的减小，晶界能的降低，材料的塑性会得到显著改善。
一方面，再结晶晶粒尺寸的减小会增加晶界的数量，晶界的位错密度也会相应降低，从而增强材料的塑性。
另一方面，晶界的位错阻碍了晶粒的滑移，使材料更难塑性变形。
再结晶通过消除晶界位错，减小晶界阻碍，使得金属材料更容易发生塑性变形。
因此，再结晶对金属材料的塑性表现有显著的改善作用。
除了再结晶晶粒尺寸和塑性表现外，热处理工艺还会对金属材料的其他性能产生影响。
例如，再结晶可以使材料的硬度降低，提高材料的延伸性和强度。
此外，通过控制再结晶的温度和时间，还可以调整材料的晶粒尺寸和相组织，从而改变材料的织构、强度和耐蚀性能。
总之，热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和塑性表现有显著的影响。
再结晶能够消除晶界位错，减小晶界能，增强材料的塑性。
通过再结晶，可以使金属材料获得良好的塑性和机械性能。
因此，热处理工艺在金属加工中具有重要的应用价值。
热处理对铁基非晶合金涂层相组成及磨损性能的影响
1 2
试验方法 将热处理后的涂层样品经过砂纸打磨并经抛光 后在 日 本 理 学 ( Rigaku ) 公 司 产 的 X 射 线 衍 射 仪 ( XRD) 上分析涂层的相结构, 工作电压为 40kV, 工作 电流为 150mA 。 将涂层样品经过砂纸打磨并经抛光后进行硬度 测量, 采用 Leica 大型显微硬度计对涂层的显微硬度 进行了测试, 负荷为 50g, 加载时间为 15s, 测量 7 次, 取平均值。 在 SRV 高温磨损试验机上进行室温无润滑摩擦 磨损试验, 运动形式为往复运动, 接触形式为点式接 触。圆 柱 0Cr 13 Ni5Mo 不 锈 钢 尺 寸 为 24mm
第ห้องสมุดไป่ตู้29 卷 20 08 年
第1 期 2月
材
料
热
处
理
学
报
TRANSACTIONS OF MATERIALS AND HEAT TREATMENT
Vol . 2 9 February
No . 1 2 00 8
热处理对铁基非晶合金涂层相组成及磨损性能的影响
樊自拴, 潘继岗, 孙冬柏, 俞宏英, 李辉勤,
末粒度为 - 300 目 , 铁基非晶粉末的化学成分为 ( 质量 分数 , % ) : C 0 7~ 0 8, Si 4~ 5, B 2~ 3, Cr 4~ 5, W 8 ~ 10, Mo 2~ 5, Ni 2~ 4, Fe 余量。基 材 为 0Cr13 Ni5Mo 不锈钢 , 喷涂前对基材表面进行除 锈、 除油等 清洁化处理 , 然后进行喷砂粗化活化处理 , 采用超音 速火焰喷涂技术制备涂层 , 实验用涂层试样的厚度为 0 2~ 0 3mm。 图 1 所示为超音速火焰喷涂制备的铁基非晶涂 层的 差 热 分 析 ( DSC) 曲 线, 可 以 看 出, 在 600 和 774 1 附近出现了放热峰, 表明涂层在 600 附近发 生了急剧的晶化现象 , 据此设计涂层的晶化热处理工 艺, 热 处 理 在 SK2 -2 - 12 型 电 阻 炉 中 进 行, 功 率 为
热处理工艺对铁基合金材料的耐腐蚀性能的改进
热处理工艺对铁基合金材料的耐腐蚀性能的改进铁基合金材料是一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、石油化工等领域。
然而，由于其成分中铁元素的存在，铁基合金材料往往容易受到腐蚀的影响，从而降低其使用寿命和性能。
因此，热处理工艺对铁基合金材料的耐腐蚀性能的改进至关重要。
热处理工艺是通过改变材料的组织结构和性能来提高其性能的方法。
而在铁基合金材料中，常用的热处理工艺包括退火、正火、淬火等。
这些热处理工艺可以通过调整材料的晶体结构和相变过程，从而改变材料的力学性能、导热性能和耐腐蚀性能等。
首先，退火是一种常用的热处理工艺，可以通过加热材料到一定温度后保温一段时间，使得材料内部的晶体发生再结晶和晶粒长大。
这样可以使材料的晶界变得清晰，晶粒尺寸变大，从而提高材料的强度和塑性。
同时，退火还可以缓解材料内部的应力集中，并改善材料的耐腐蚀性能。
当铁基合金材料遭受腐蚀时，退火过程可以消除表面缺陷，形成均匀的氧化层，从而提升其抗腐蚀能力。
接下来，正火是一种将材料加热至临界温度后冷却的热处理方法。
正火可以通过改变材料的晶体结构，提高其抗腐蚀能力。
铁基合金材料的冷却速率会影响晶界和相间界面的清晰度，进而影响材料的腐蚀性能。
正火时，适当控制冷却速率可以使晶界和相间界面变得更加清晰，从而提高材料的抗腐蚀性能。
此外，淬火也是铁基合金材料常用的热处理工艺之一。
淬火是将材料加热至超过临界温度，在水或其他冷却介质中迅速冷却的过程。
淬火可以使材料的晶体变得致密，晶粒尺寸变小，并形成大量的马氏体。
这些马氏体的形成可以提高铁基合金材料的硬度和抗腐蚀性能。
同时，淬火还可以通过快速冷却的方式，减少铁基合金材料中的孔隙和缺陷，从而提高其耐腐蚀性能。
总之，热处理工艺可以通过改变铁基合金材料的组织结构和相变过程，从而改善其耐腐蚀性能。
不同的热处理工艺对铁基合金材料的改进效果有所差异，需要根据具体材料和工艺参数进行选择。
未来，随着科学技术的不断发展，热处理工艺对铁基合金材料耐腐蚀性能的改进将会更加精细和有效，为铁基合金材料的应用提供更大的空间和潜力。
铁基纳米晶磁芯热处理工艺及性能研究
科学技术S cience and technology 铁基纳米晶磁芯热处理工艺及性能研究申 毅*，赵昱臻，王立新，李志恩，李 博（太原钢铁(集团)有限公司，山西 太原 030003）摘 要：对铁基非晶纳米晶软磁材料进行了介绍，并以真空热处理技术为例，对热处理工艺对铁基纳米晶磁芯性能的影响进行了探讨。
关键词：铁基纳米晶磁芯；热处理工艺；性能中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）12-0075-21 铁基非晶纳米晶软磁材料概述正常环境下软磁材料具有低矫顽力、软磁材料，这种材料在电力、电子等工业领域具有十分广泛的应用[1，2]。
而铁基非晶纳米晶软磁材的结构独特，和优异的软磁性能，不仅具有较高的磁导率和较低的矫顽力，而且还具有低损耗以及高饱和磁感应强度的特点[3]。
相较于传统的软磁材料，铁基非晶纳米晶合金材料具有更加综合的软磁性能，由于性能优异使其获得了广泛的应用，电力、电子领域都广泛的应用了这一材料。
2 铁基纳米晶磁芯热处理工艺及性能铁基纳米晶磁芯热处理步骤为：将材料放置在介质中，在一定温度下进行持续加热，当升高到一定温度时要持续一段时间，然后在通过一定的冷却方式和速率进行冷却，通过这一工艺可以使材料的组织结构发生改变，进而改善其性能。
选择Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9铁芯进行研究，当前企业在实际生产中，对这种铁芯的热处理主要采取真空热处理技术，因此本文对真空热处理热处理工艺对铁基纳米晶磁芯性能的影响进行研究。
选用的铁芯具体的参数为：尺寸18mm-11mm-8mm，叠片系数0.8。
2.1 真空热处理工艺退火温度对铁基纳米晶磁芯性能的影响热处理工艺参数：升温速度为1℃/min，保温时间为60min，由于非晶磁芯在526℃开始磁化，因此选择的退火温度为530℃、540℃、550℃，然后将其随炉冷却到200℃，出炉。
待式样冷却到室温以后，对其软磁性能进行测试。
热处理对金属材料的耐热性能的影响
热处理对金属材料的耐热性能的影响热处理是一种通过加热和冷却的过程来改变金属材料的物理性能和组织结构的方法。
它对金属材料的耐热性能有着重要的影响。
本文将探讨热处理对金属材料耐热性能的影响，并从晶粒尺寸、相结构和硬度三个方面进行论述。
一、晶粒尺寸的影响热处理过程中，晶粒会发生长大或细化的变化。
晶粒尺寸的变化对金属材料的耐热性能有着直接的影响。
1.1 晶粒细化在一些热处理方法中，如快速冷却和退火，金属材料的晶粒有可能会细化。
晶粒细化可提高金属材料的强度和耐热性能。
细小的晶粒能够有效地阻止位错的运动，从而提高材料的位错密度和耐热性。
此外，细小的晶粒还可以减少晶界的长度，因而降低界面活性，提高材料的耐热性。
1.2 晶粒长大然而，并非所有的热处理方法都能导致晶粒细化。
在某些条件下，金属材料的晶粒会发生长大。
晶粒长大会导致晶界的数量减少，晶界活性降低，因而材料的耐热性能下降。
此外，当晶粒长大到一定程度时，还有可能出现晶界开裂和晶内损伤的情况，加剧了材料的热脆性。
二、相结构的影响相结构是指金属材料中各相的分布和比例。
热处理可以改变金属材料的相结构，进而影响其耐热性能。
2.1 相变在热处理过程中，金属材料可能经历相变。
相变可以改变金属材料的晶体结构和晶粒尺寸，从而影响其耐热性能。
例如，固溶体和沉淀相之间的相变可以使材料具有更好的热稳定性和抗热腐蚀性能。
此外，相变还可以改善材料的晶界稳定性，减少晶界的能量，提高材料的耐热性。
2.2 残余相的影响在一些热处理方法中，残余相的生成是不可避免的。
残余相可能导致材料的耐热性能下降。
残余相的形成可能造成晶界弯曲、刺激应力集中以及晶界偏聚现象的发生，从而导致材料更容易发生晶界松散或开裂。
三、硬度的影响硬度是描述材料抗压力和划痕能力的指标之一。
热处理可以显著影响金属材料的硬度，从而间接地影响其耐热性能。
热处理过程中，金属材料的晶体结构和组织会发生改变，从而影响其硬度。
一些热处理方法，如回火，可以使金属材料的硬度降低，从而增加其耐热性能。
热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和硬度的调节
热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和硬度的调节热处理工艺是金属材料加工中常用的一种方法，通过对金属材料进行加热和冷却，可以改变其晶粒尺寸和硬度等性能。
热处理工艺的一种重要应用就是调节金属材料的再结晶晶粒尺寸和硬度。
再结晶是金属材料加工过程中的一种晶粒细化方式。
在金属材料经过变形加工后，由于晶界的滑移和滑动等行为，导致材料晶粒的偏摇动和压缩，出现塑性畸变。
这些塑性畸变能量会造成晶界的势能增加，形成晶界的碎裂和滑移，进一步导致晶粒的细化。
细化的晶粒又会继续滑移和碎裂，最终形成细小的再结晶晶粒。
热处理工艺可以通过改变材料的加热温度和保温时间等参数，控制再结晶晶粒的形成和尺寸。
晶粒的尺寸对材料的性能有很大的影响。
通常情况下，细小的晶粒可以提高材料的强度和韧性，而粗大的晶粒则会导致材料的强度下降。
因此，通过热处理工艺调节再结晶晶粒尺寸，可以满足不同应用对材料强度和韧性的需求。
热处理工艺也可以通过改变材料的加热温度和冷却速度等参数，控制材料的硬度。
晶粒尺寸的变化会影响材料的硬度。
通常情况下，细小的晶粒会增加晶界的位错密度，使得晶体与位错的相互作用增加，进而提高材料的硬度。
相反，粗大的晶粒会减少晶界的位错密度，导致材料的硬度降低。
因此，通过热处理工艺调节再结晶晶粒尺寸，可以实现材料硬度的调控。
在实际的金属材料加工中，热处理工艺需要根据材料的特性和应用需求进行合理选择。
例如，对于高强度、高硬度的材料，可以采用较高温度和较长时间的加热保温方式，从而实现较细小的再结晶晶粒和较高的硬度。
而对于提高材料的韧性和可塑性的需求，可以采用较低温度和较短时间的加热保温方式，从而实现较粗大的再结晶晶粒和较低的硬度。
总结起来，热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和硬度的调节起到了至关重要的作用。
合理选择加热温度、保温时间和冷却方式等参数，可以实现对材料性能的调控。
通过控制再结晶晶粒尺寸和硬度的变化，可以满足不同应用对材料力学性能的需求，提高材料的性能和可靠性，推动金属材料加工的发展。
热处理对金属材料的冷却速率和晶粒尺寸的影响分析
热处理对金属材料的冷却速率和晶粒尺寸的影响分析热处理是金属材料制备过程中的重要步骤之一，通过改变材料的加热和冷却过程，可以显著影响其性能。
其中，冷却速率和晶粒尺寸是热处理中两个重要的参数，它们对材料性能产生着深远的影响。
本文将对热处理对金属材料的冷却速率和晶粒尺寸的影响进行详细分析。
一、冷却速率对金属材料性能的影响冷却速率是指材料从高温到室温的降温速率，它直接决定了金属材料内部组织的形成和性能的发展。
合理的冷却速率可以使得材料具备优异的力学性能、耐腐蚀性和疲劳寿命，对产业界具有重要的实际意义。
1.1 冷却速率对材料晶粒尺寸的影响冷却速率的大小直接决定了材料晶体的尺寸。
当冷却速率较慢时，材料内部的晶体可以充分长大，尺寸较大；而当冷却速率较快时，晶体生长受限，晶粒尺寸较小。
晶体尺寸的变化会显著影响材料的力学性能。
通常情况下，较小的晶体尺寸往往意味着更高的强度和硬度，但也会对韧性和延展性产生一定的负面影响。
1.2 冷却速率对材料组织结构的影响冷却速率还会影响材料的组织结构，如晶粒形貌和相变行为。
在较慢的冷却速率下，材料的晶粒呈现出均匀细小的形貌，且晶界清晰；而快速冷却会导致晶界错位、相变不完全等现象。
这些差异会使得材料的抗应力腐蚀性能、耐磨性和抗疲劳性能发生显著变化。
1.3 冷却速率对材料性能的影响冷却速率通过对晶粒尺寸和组织结构的调控影响着材料的力学性能、耐腐蚀性和疲劳寿命等方面。
较快的冷却速率会使金属材料具有更高的硬度和强度，但抗冲击性和韧性则会相应降低。
因此，在实际应用中需要根据具体的用途和性能要求来选择合适的冷却速率。
二、晶粒尺寸对金属材料性能的影响晶粒是金属材料中形成的由原子或离子组成的微观结构，晶粒尺寸的大小直接决定了材料的性能。
晶粒尺寸对于金属材料的强度、韧性、导电性等性能具有重要的影响。
2.1 晶粒尺寸对力学性能的影响晶粒尺寸越小，材料的强度和硬度往往越高。
这是因为减小晶粒尺寸，可以限制位错的移动，增加材料的抗变形能力。
材料热处理对金属晶粒生长的影响
材料热处理对金属晶粒生长的影响引言：金属晶体的结构与性能密不可分，而晶粒生长是金属材料制备过程中一个至关重要的环节。
材料热处理是一种常用的方法，可以通过控制温度和时间来影响金属晶粒的尺寸和形态，从而改变材料的性能。
本文将探讨材料热处理对金属晶粒生长的影响。
影响因素一：温度材料的热处理温度是影响晶粒生长的主要因素之一。
在热处理过程中，高温会促进金属晶粒的长大，因为高温会提高晶界的扩散速率，使得晶界上的原子更容易从一个晶粒迁移到另一个晶粒。
同时，高温还会导致晶粒之间的连续性减弱，晶粒的形态更趋于均匀。
然而，过高的温度也可能导致晶粒长大过快，超过所需尺寸，从而造成晶粒的不稳定性和性能下降。
因此，在热处理过程中，控制温度是非常重要的，需要根据具体材料和应用来选择合适的温度范围。
影响因素二：时间除了温度，时间也是影响金属晶粒生长的重要因素之一。
在热处理过程中，时间的延长会使得晶粒更易于长大。
这是因为时间的延长可以提供更多的扩散时间，使得原子从高浓度区域向低浓度区域迁移，促进晶粒的长大。
然而，在热处理过程中过长的时间也可能导致晶粒的不稳定性增加，甚至出现晶粒堆积。
因此，在实际应用中，需要根据材料和需求来控制热处理时间，以达到最佳的晶粒生长效果。
影响因素三：热处理方法除了温度和时间，热处理方法也会对金属晶粒生长产生影响。
常见的热处理方法包括退火、淬火、固溶处理等。
不同的热处理方法会通过改变晶粒的结构和组织来影响晶粒生长。
例如，退火是将材料加热到足够高的温度后，缓慢冷却至室温，以降低材料的硬度和提高韧性。
在退火过程中，晶粒的长大主要发生在高温下，然后在冷却过程中凝固，形成较粗大的晶粒。
而淬火是将材料迅速冷却至室温，使得晶粒无法生长。
通过控制淬火温度和速度，可以形成细小且均匀的晶粒。
这些细小晶粒具有高强度和硬度，适用于一些需要高强度和耐磨损的应用。
固溶处理则是将固溶体加热至高温，使溶质原子溶解到晶格中。
然后通过快速冷却固定晶粒尺寸和形态。
热处理对金属材料的晶粒长大行为的影响
热处理对金属材料的晶粒长大行为的影响热处理是一种常用的金属材料处理方法，通过加热和冷却来改变金属材料的晶粒结构和性能。
在热处理过程中，金属材料的晶粒会发生长大的行为，这对材料的性能和应用起着重要的影响。
本文将探讨热处理对金属材料晶粒长大行为的影响，并对其原因进行分析。
1. 热处理对晶粒长大行为的影响在热处理过程中，材料的晶粒会发生长大。
这种晶粒长大行为对材料的性能和应用有着显著的影响。
首先，热处理可以促进晶粒长大，提高材料的晶粒尺寸。
晶粒尺寸的增大意味着晶界面积的减少，从而降低了金属材料的内部缺陷。
较大的晶粒尺寸还可以提高材料的强度和韧性，改善其力学性能。
其次，热处理可以引起晶粒的再结晶和再析出行为，对材料的晶粒结构进行重组。
再结晶过程中，原有的晶粒被完全或部分消除，新的晶粒重新长大，形成更细小的晶粒。
这可以提高材料的强度、塑性和导电性等性能。
最后，热处理还可影响晶粒边界的能量状态。
在热处理过程中，晶粒边界的能量会发生变化，从而影响晶粒的生长速率和晶粒边界的稳定性。
这可以通过调控材料的加热温度、保温时间和冷却速率等参数进行控制。
2. 热处理对晶粒长大行为影响的原因热处理对金属材料晶粒长大行为的影响是由多种因素共同作用所致。
首先，热处理过程中的加热和冷却可以改变金属材料的热力学状态。
在加热过程中，材料的晶体结构会发生位错和内应力的重新排列，这有利于晶粒的长大。
在冷却过程中，材料的原子或离子又重新排列成为晶体结构，形成新的晶界和晶粒。
其次，热处理还可通过扩散作用促使晶粒的长大。
扩散是材料中原子或离子在晶体结构中的迁移，热处理时的高温条件可以增加原子的扩散速率，使晶粒逐渐长大。
此外，热处理过程中的晶界能量和表面能量也对晶粒长大行为产生影响。
晶粒边界的能量状态直接影响晶界迁移和晶粒的长大速率。
较高的热处理温度和长时间的保温过程可以降低晶界能量，加速晶界迁移和晶粒长大的速率。
3. 热处理的应用和发展趋势热处理作为一种常用的金属材料处理方法，广泛应用于工业生产和科学研究领域。
热处理工艺对金属材料的晶界清晰度和晶粒尺寸的调节
热处理工艺对金属材料的晶界清晰度和晶粒尺寸的调节热处理工艺是一种通过控制金属材料的加热和冷却过程，以改善其性能和微观结构的方法。
在热处理过程中，晶界清晰度和晶粒尺寸是两个重要的参数，对最终材料的性能、强度和耐腐蚀性能有重要影响。
通过合适的热处理工艺，可以对金属材料的晶界清晰度和晶粒尺寸进行有效调节和控制。
首先，热处理工艺可以通过晶界清晰度控制改善金属材料的力学性能。
晶界是相邻的晶粒之间的界面区域，其质量和清晰度对材料的性能具有重要影响。
晶界的存在可能导致位错的堆积和扩散，从而使材料的塑性和延展性降低，而且晶界也容易作为裂纹的起始点，降低材料的强度。
在热处理过程中，通过控制加热和冷却速率，可以改善晶界清晰度。
高温下的慢冷却可以使晶界扩散更加充分，溶解不稳定的晶界，并使晶界迁移，从而得到更清晰的晶界。
此外，热处理中的固溶作用也可以改善晶界清晰度。
例如，固溶处理可以将带有析出物的晶界转变为均匀的固溶体，并消除一些晶界的化学偏析，从而改善晶界的清晰度。
其次，热处理工艺还可以通过控制晶粒尺寸来改善金属材料的性能。
晶粒是金属内部的晶体区域，其尺寸对材料的性能具有重要影响。
晶粒尺寸越小，晶界的体积就越小，晶界清晰度也随之提高。
小晶粒材料具有更高的强度和硬度，并且因为晶粒尺寸小，显微硬度的差异也较小，因此具有更好的韧性。
通过热处理工艺，可以改变金属材料的晶粒尺寸。
在加热过程中，晶粒会随着温度的升高而成长，通过控制加热温度和时间，可以得到所需的晶粒尺寸。
较高的加热温度和较长的加热时间可以促进晶粒的长大，而较低的温度和较短的时间可以得到较小的晶粒尺寸。
此外，热处理中的相变也可以通过改变晶粒尺寸。
例如，淬火可以使材料的晶粒尺寸显著减小，因为迅速冷却将预先形成的晶粒固定。
总之，热处理工艺对金属材料的晶界清晰度和晶粒尺寸的调节作用巨大。
通过控制热处理参数，可以改善晶界的清晰度，减小晶粒的尺寸，从而提高材料的性能和耐腐蚀性能。
热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和塑性性能的调控
热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和塑性性能的调控热处理工艺是金属材料加工过程中不可或缺的一环，通过控制温度和时间，可以对金属材料的晶粒尺寸和塑性性能进行有效调控。
再结晶是金属材料在高温下发生晶粒尺寸变化和晶界重构的过程，通过再结晶可以改善材料的塑性性能，提高其机械性能和加工性能。
热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸有着直接的影响。
较大的晶粒尺寸通常会导致材料的塑性性能下降，因为大晶粒容易发生晶界滑移，增加了材料的形变阻力。
相反，较小的晶粒尺寸往往与更好的塑性性能相关，因为小晶粒内的位错堆积和滑移路径较短，使得材料更易于变形。
通过合理的热处理工艺，可以控制金属材料的再结晶晶粒尺寸，实现晶粒细化，从而提高材料的塑性性能。
调控金属材料的再结晶晶粒尺寸需要合理选择热处理工艺参数，主要包括温度和时间。
温度是影响再结晶晶粒尺寸的关键参数，通常选择合适的再结晶温度能够使晶界迅速运动并重组，从而实现晶粒尺寸的细化。
一般来说，温度越高，晶粒尺寸越大，反之亦然。
此外，温度对再结晶的进程速度也有着明显的影响，通常高温下的再结晶速度更快。
时间是另一个影响再结晶晶粒尺寸的重要因素。
时间越长，晶界的再分配就越完整，晶粒尺寸就越大。
短时间内的热处理能够形成较小的再结晶晶粒，但可能无法完全完成再结晶过程。
长时间的热处理可以实现更大的再结晶晶粒，但也容易导致晶粒长大过度。
因此，合理控制热处理的时间，以达到所需的晶粒尺寸效果，是非常重要的。
热处理工艺对金属材料塑性性能的调控不仅仅是通过再结晶晶粒尺寸的变化，还包括对材料内部组织和晶体结构的调整。
通过再结晶过程，可以消除材料中的应力和位错，提高材料的塑性性能。
再结晶还能消除材料的组织不均匀性，减少晶界及其附近的明显差异，提高材料的均一性和一致性。
总之，热处理工艺对金属材料的再结晶晶粒尺寸和塑性性能的调控具有重要意义。
通过合理选择热处理参数，可以实现晶粒细化，改善材料的塑性性能，从而提高其机械性能和加工性能。
热处理工艺对铁基非晶合金性能的影响
文章编号:1000-2634(2007)-11-0147-03热处理工艺对铁基非晶合金性能的影响＊宋茂林,张德芬,陈孝文,李丽(西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500)摘要:通过对铁基非晶薄带在不同热处理工艺下的磁性能参数的比较,发现了其磁性能的变化规律,进而找到了磁性能最佳的退火热处理制度—加热温度405℃、保温时间20m i n。
通过比较样品在晶化热处理前后的性能变化,找到了晶化热处理对铁基非晶合金性能的影响规律:晶化前非晶薄带的耐蚀性高;晶化后非晶薄带的显微硬度提高,但是脆性明显增加。
该性能符合海上钻井平台所用配电变压器的低耗能、高耐腐蚀性要求。
关键词:铁基非晶合金;薄带;热处理;磁性能;耐腐蚀性中图分类号:T E54 文献标识码:A 铁基非晶合金是近年来发展起来的一种新型功能材料,在电力领域具有广阔的应用前景,由它制备的配电变压器较好地符合了海上油气田节能环保、耐腐蚀性要求。
在“西气东输”中的电气设计中尽量选择非晶合金变压器,就是为了保障电压质量和适应较远距离输电的需要[1]。
铁基非晶合金优异的软磁性能和力学性能源于其制备过程中形成的特殊结构,而优异的软磁性能只有经过合适的热处理后才能显现出来[2-5]。
本文旨在通过研究不同热处理工艺对铁基非晶合金软磁性能的影响,找到适合于工业生产的最佳热处理工艺,从而为企业制定热处理制度提供依据,同时也为铁基非晶合金在油气田电气设备上的应用提供实验依据。
1 样品的制备和实验方法1.1 样品的制备及热处理利用单辊急冷法制成非晶薄带F e80S i9B11,绕制成环状铁芯后在无磁不锈钢管式炉中进行退火热处理。
整个热处理过程采用氮气保护。
首先在390～420℃温度内每间隔5℃选取1个温度,共7个,保温时间为15m i n进行热处理,然后检测其磁性能,确定出最佳热处理温度;其次在最佳热处理温度下,保温时间在5～30 m i n内每间隔5m i n选取1个时间,共6个,进行热处理,然后检测其磁性能,确定出最佳保温时间。
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Effect of Heat Treatment on Crystal Size of Amorphous Finemet Alloy ZHANG Yu , QIU Jia - jie
1 2
( 1 . School of Material Science & Engineering, Tongji University , Shanghai 200092 , China; 2 . School of Aerospace and Mechanics , Tongji University , Shanghai 200092 , China; Abstract: The microstructure and nanocrystallization of the amorphous finemet alloy induced by different heat treatment condit ions were studied by XRD and TEM. The crystal size of - Fe is calculated from XRD pattern using Scherrer formula. The figures measured by XRD and TEM indicate the effect of the annealing temperatures on the crystallization. The surface appearance of the alloy was studied by AFM. Key words: amorphous finemet alloy; heat treatment; nanocrystallization; crystal size 进一步兼备了非晶合金和各类传统软磁材料的优 点, 成为促进电子产品向高效节能、小型轻量化 方向发展的关键材料。由于该合金的独特的结构 和优异的软磁性能 ( 高饱和磁感应强度、高初始 磁导率、低矫顽力、低损耗 ) , 已引起了国内外 众多学者极大的关注和研究兴趣, 并成为近年来 非晶和纳米晶材料的研究热点 , 目前研究主要集 中在磁性能上 , 而对材料的表面少有研究。本文 主要研究了该合金在热处理工艺条件下 , 纳米晶 化过程中的组织结构演变规律。
图1
在不同温度下退火后的 XRD 谱线
尺寸也有着很大的差异。
用 Scherrer 公式 ( D= K / cos , 其中, K 为 Scherrer 常数, 其值为 0 89; D 为晶 粒尺寸/ nm; 为积分半高宽度; 为衍射角; 为 X 射线波 长, 为 0 154056 nm) 根据 XRD 图谱算出 , 纳米 晶软磁 Fe78 Si9 B13 合 金在不同温度退 火后的晶粒
0前Biblioteka 言自 1960 年美国 Duwez 教授发明 了用快淬工 艺制备非晶态合金以来, 其独特的组织结构、高 效的制备工艺、优异的材料性能和广阔的应用前 景, 一直受到材料科学工作者和产业界的特别关 注。在传统电力工业中, 非晶软磁合金带材正在 取代硅钢 , 使配电变压器的空载损耗降 低 70% 以上, 从节能和环境保护角度被誉为绿色材料。 在现代电子工业中, 最近发展起来的纳米晶合金
第 29卷
第1 期
上海有色金属
SHANGHAI NONFERROUS METALS
Vol 29 M ar.
No 1 20 08
2 0 0 8 年 3月
文章编号 : 1005- 2046 ( 2008) 01- 0006- 04
热处理工艺对铁基非晶合金纳米晶晶粒尺寸的影响
张 瑜 , 邱嘉杰
1 2
( 1. 同济大学 材料科学与工程学院 , 上海 200092; 2. 同济大学 航空航天与力学学院, 上海 200092) 摘 要 : 铁基非晶材料通过热处理发生了纳米晶化过程 , 用 X 射线衍射仪和透视电镜检测 了该过程材料的结构和组织, 特别是晶粒尺寸的变化, 利用 Scherrer 公式计算了晶化过程中 产生的 -Fe 颗粒的尺寸大小。 并且由 X 射线衍射图谱和透视电镜图谱得到了晶化过程晶粒 尺寸与退火温度的关系, 还采用原子力显微镜观察了材料的表面形貌 。 关键词: 铁基非晶合金; 热处理; 纳米晶化 ; 晶粒尺寸 中图分类号 : TB383 文献标识码: A
收稿日期 : 2007 -12 -06 作者简介 : 张
瑜 ( 1986 -) , 女 , 本科生 , 主攻金属功能材料的研究。
第1 期
张
瑜等: 热处理工艺对铁基非晶合金纳米晶晶粒尺寸的影响
7
1
实
验
大小 , 如图 2 所示。随着退火温度的升高 , 合金 中的 - Fe 晶粒直径在逐渐增大。
本实验采用 单辊快 淬法, 制 备外径 18mm、 内径 14mm 、宽度 10mm 的非晶态 Fe78 Si9 B13 合金 卷铁芯。在真空 ( 用真空泵去抽) 条件下, 对非 晶薄带 ( FeSiB) 样品进 行处理。各 组按照热处 理温度的不同分开。采用 X 射 线衍射技术表征 快淬态样品和球磨样 品的微观相结 构和晶化过 程, 利用 H - 800 透射电镜观察非晶合金纳米晶化 过程中的微观组织的结构演变 , 用原子力显微镜 观察了表面形貌。
3
结
论
( 1) 通过 XPD、TEM 的相关图谱可以证实, 随着软磁合金的退火温度的提高, 材料的晶化程 度越来越大, 晶粒尺寸越来越大;
8
上
海
有
色
金
属
第 29 卷
则与之相当。
( a) 420
( a) 450
处理后样品贴辊面的 AFM 图像
( b) 430
( b) 450
处理后样品自由面的 AFM 图像
Composed of U ltraf ine Grain Structure [ J ] . M ater Trans Jpn Int M etals, 1990, 31 ( 4) : 307 -314. [ 5] Yoshizawa Y. Magnetic Propert ies and Applications of Nanostructured Soft Magnet ic Materials [ J ] . Script a Materialia, 2001, 44 ( 8 - 9) : 1321 -1325.
图3
在不同温度热处理后的 TEM 照片及 其选区电子衍射花样
( 2) 比较 TEM 和 AFM 的图谱得出 , 退火处 理后自由面的晶粒尺寸大于体晶化动力学分析中 得到的平均晶粒尺寸 , 而贴辊面的晶粒尺寸大小
[ 6] Varga L K. Soft M agnetic N anocomposites for High -frequency and High -temperature Applications [ J ] . J Magn Magn Mat er, 2007, 312 ( 2) : 442 - 447. [ 7] Da Silva R B, V iegas A D C, et al. Complex High -frequency
中合 金微 观 结 构的 变 化。 图 3 ( a ) 表 示了 在 420 退火 20min 后的明场像和相应的选区电子 , 如图 3 衍射图谱 , 从图中可以清楚地看到有晶粒在非晶 中析出。随 着 退 火 温 度升 高 到 430 生长; 当退火温度达到 450 ( b) 所示, 大量的晶粒从非晶相中析出 , 并初步 时, 晶粒直径超过 20nm。十分明 显, TEM 测量出的晶粒 尺寸与从 XRD 计算得到的结果相吻合。 2 3 原子力显微镜图谱 图 4 为退火态 Fe78 Si9B 13 合金的表面形貌图。 一般而言 , 贴辊面的合金晶粒形貌接近于体内合 金, 而自由面的合金晶粒形貌则与体内合金差异 明显。退火后的合金 表面析出了椭 圆形的大晶 粒, 其长轴尺寸为 100~ 150nm 左右, 短轴也接 近 50nm 左右 , 远远大 于 XRD 图谱 计算和 TEM 照片观察到的尺寸。然而贴辊面的晶粒尺寸远小 于自由面晶粒尺寸, 为 20nm 左右, 十分接近体 晶化动力学分析中得到的平均晶粒尺寸。可见, 虽然非晶薄带厚度有限, 但是表面晶化与体晶化 之间仍然存在差别, 而且自由面和贴辊面的晶粒
2
2 1
结果和讨论
X 射线衍射图 图 1 表示了非晶合金 Fe78 Si9 B13 在不同温度下
图2 2 2
在不同温度下退火后晶粒的尺寸变化
透视电镜图谱 利用 TEM 观察了热处理诱发纳米晶化过程
退火后的 XRD 图样 , 其中每一个温度中, 合金 的 ( 110) 、 ( 200) 和 ( 211) 晶面都显示出有 Fe 相析出的衍射峰。当退火温度为 420 时, 可 看到 ( 110) 和 ( 200) 晶 面有微 弱的 衍射 峰出 现。随着退火温度的逐渐升高 , 代表 -Fe 相的 峰也逐渐变窄变高, 说明晶化程度逐渐变大 , 且 晶粒尺寸也在增大。当退火温度高于 440 现 3 个峰值。 时出
图4 参考文献 :
( c) 440
450
处理后样品的 AFM 图像
[ 1] Yoshizawa Y , Oguma S,
Yamauchi K .
New
Fe -based Soft
M agnetic A lloys Composed of Ultraf ine Grain Struct ure [ J] . J Appl Phys, 1988, 64: 6044 -6046. [ 2] Herzer G, Warlimont H. Nanocrystalline Soft Magnet ic Mat erials by partial Crystall izat ion of Amorphous A lloys [ J ] . Nanostruct M ater, 1992, 1 ( 3) : 263 -268. [ 3] Herzer G. IEEE Grain Structure and M agnetism of N anocrystalline Ferromagnet s [ J] . Trans M agn, 1989, 5 ( 25) : 3327 -3329. [ 4] Yoshizawa Y, ( d) 450 Yamauchi K. Fe -based Soft Magnetic Alloys