Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶：形成能力與性能的深度剖析一、緒論1.1研究背景與意義在材料科學的持續(xù)發(fā)展進程中，非晶合金作為一類具備獨特結(jié)構(gòu)與優(yōu)異性能的新型材料，日益受到廣泛關注。非晶合金，又被稱作金屬玻璃，其原子排列呈現(xiàn)長程無序狀態(tài)，與傳統(tǒng)晶態(tài)合金的周期性有序排列截然不同。這種特殊的原子結(jié)構(gòu)賦予了非晶合金許多優(yōu)異的性能，如高強度、高硬度、高韌性、良好的耐腐蝕性、優(yōu)異的軟磁性能以及獨特的電學性能等，使其在眾多領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。非晶合金的發(fā)展歷程可追溯至1960年，美國Duwez教授發(fā)明了用快淬工藝制備非晶態(tài)合金，這一開創(chuàng)性的工作拉開了非晶合金研究的序幕。此后，非晶合金的研究與開發(fā)取得了顯著進展。20世紀80年代，非晶軟磁合金在電力電子領域的應用取得了重要突破，非晶配電變壓器的出現(xiàn)標志著非晶合金開始走向大規(guī)模應用階段。1988年，日本日立金屬公司發(fā)明了鐵基納米晶合金，進一步拓展了非晶合金的應用范圍。進入20世紀90年代，通過成分調(diào)控，非晶合金的臨界尺寸從微米級提高到厘米級，實現(xiàn)了大塊非晶合金的制備，極大地拓展了其應用領域。近年來，隨著材料科學技術的不斷進步，非晶合金的研究在合金體系設計、制備工藝優(yōu)化以及性能調(diào)控等方面取得了一系列重要成果。鐵基非晶合金作為非晶合金家族中的重要一員，由于其主要成分鐵元素在地球上儲量豐富，成本相對較低，且具有較高的飽和磁感應強度和良好的軟磁性能，在電力、電子、機械等領域具有廣泛的應用前景。例如，在電力領域，鐵基非晶合金制成的變壓器鐵芯，其鐵損僅為取向硅鋼片的1/3-1/5，能夠顯著降低變壓器的能耗，提高能源利用效率，因此被廣泛應用于配電變壓器中。在電子領域，鐵基非晶合金可用于制作大功率開關電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯等，適用于10kHz以下頻率使用。在機械領域，鐵基非晶合金的高強度和高耐磨性使其可用于制造高耐磨音頻視頻磁頭、微型齒輪等零部件。然而，目前鐵基非晶合金在實際應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。其中，玻璃形成能力（GFA）不足是限制其進一步發(fā)展和應用的關鍵問題之一。玻璃形成能力是指合金熔體在冷卻凝固過程中抵抗結(jié)晶、形成非晶態(tài)的能力。鐵基非晶合金的玻璃形成能力相對較弱，通常需要極高的冷卻速度才能形成非晶態(tài)，這不僅增加了制備工藝的難度和成本，還限制了其制品的尺寸和形狀。此外，鐵基非晶合金的綜合性能，如力學性能、磁性能和耐腐蝕性等，在某些應用場景下仍有待進一步提高。為了提高鐵基非晶合金的玻璃形成能力和綜合性能，研究人員通常采用添加合金元素的方法對其進行成分優(yōu)化。通過添加合適的合金元素，可以改變合金的原子尺寸、電子結(jié)構(gòu)和化學活性，從而影響合金的熱力學和動力學行為，進而提高玻璃形成能力和改善綜合性能。在眾多可添加的合金元素中，鉬（Mo）是一種具有獨特物理和化學性質(zhì)的過渡金屬元素，其熔點高、強度大、耐腐蝕、耐磨研，在鋼鐵工業(yè)、電子工業(yè)、化工等領域有著廣泛的應用。將Mo元素摻雜到Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金中，有望通過Mo與其他元素之間的相互作用，進一步提高該合金體系的玻璃形成能力和綜合性能。Fe-B-Y-Nb系鐵基塊體非晶合金已展現(xiàn)出良好的力學性能和磁性能，但對其玻璃形成能力及Mo元素摻雜影響的深入研究仍顯不足。本研究聚焦于Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力及性能的影響，具有重要的理論意義和實際應用價值。從理論層面來看，深入探究Mo元素在Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金中的作用機制，有助于深化對非晶合金形成機理和結(jié)構(gòu)-性能關系的理解，為非晶合金的成分設計和性能優(yōu)化提供堅實的理論依據(jù)。在實際應用方面，若能通過Mo元素摻雜有效提升Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的玻璃形成能力和綜合性能，將極大地拓展其在電力、電子、航空航天、機械制造等眾多領域的應用范圍，推動相關產(chǎn)業(yè)的技術進步和發(fā)展。例如，在電力領域，性能更優(yōu)的非晶合金變壓器鐵芯將進一步降低能源損耗，提高電網(wǎng)運行效率；在電子領域，可制造出性能更卓越的電子元件，滿足電子設備小型化、高性能化的發(fā)展需求；在航空航天領域，高強度、低密度的非晶合金材料有望用于制造航空發(fā)動機部件、飛行器結(jié)構(gòu)件等，提升航空航天器的性能和可靠性。綜上所述，開展Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶形成能力及性能影響的研究具有迫切的必要性和重要的現(xiàn)實意義。1.2鐵基非晶合金概述鐵基非晶合金，作為非晶合金家族中極具代表性的一員，是通過超急冷凝固技術，使合金在凝固時原子來不及有序排列結(jié)晶，從而得到的一種長程無序結(jié)構(gòu)的固態(tài)合金。這種獨特的制備方式使其內(nèi)部不存在晶態(tài)合金所具有的晶粒和晶界，正是這種特殊的微觀結(jié)構(gòu)，賦予了鐵基非晶合金許多優(yōu)異且獨特的性能。從發(fā)展歷程來看，1960年美國Duwez教授發(fā)明用快淬工藝制備非晶態(tài)合金，這一開創(chuàng)性成果拉開了非晶合金研究的大幕，也為鐵基非晶合金的后續(xù)發(fā)展奠定了基礎。在20世紀70-80年代，非晶軟磁合金在電力電子領域開始嶄露頭角，尤其是鐵基非晶合金，因其在降低變壓器鐵損方面的顯著優(yōu)勢，逐漸受到廣泛關注。1984年美國四個變壓器廠家在IEEE會議上展示實用非晶配電變壓器，這一標志性事件標志著非晶合金在電力領域的應用達到了一個高潮。到1989年，美國AlliedSignal公司已具備年產(chǎn)6萬噸非晶帶材的生產(chǎn)能力，此時全世界約有100萬臺非晶配電變壓器投入運行，所用鐵基非晶帶材大多來源于該公司。進入20世紀90年代，隨著材料科學技術的不斷進步，鐵基非晶合金的研究在合金體系設計、制備工藝優(yōu)化等方面取得了重要進展，其應用領域也進一步拓展。例如，在電子領域，鐵基非晶合金被用于制造大功率開關電源、脈沖變壓器等電子元件，滿足了電子設備對高性能磁性材料的需求。在性能特點方面，鐵基非晶合金展現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢。在力學性能上，由于其內(nèi)部原子之間的鍵合緊密牢固，不存在微觀結(jié)構(gòu)缺陷，使得它具有高的強度、硬度和斷裂強度。研究表明，F(xiàn)e基非晶合金的強度高于許多其他體系的非晶合金。在軟磁性能方面，鐵基非晶合金原子排列短程有序、長程無序，磁晶各向異性極低，因而表現(xiàn)出高磁導率、低損耗和低矯頑力等優(yōu)異特性。其飽和磁感應強度較高，一般可達1.4T-1.7T，鐵損僅為取向硅鋼片的1/3-1/5，這使得它在電力領域作為變壓器鐵芯材料時，能夠顯著降低能源損耗，提高能源利用效率。在抗腐蝕性能上，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分高度均勻，不存在晶界、位錯等結(jié)構(gòu)缺陷以及成分偏析，鐵基非晶合金表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能，在一些腐蝕性環(huán)境中具有較長的使用壽命。在電學性能方面，其電阻率主要由內(nèi)部無序排列的原子對電子的散射所決定，所以鐵基非晶合金的電阻率遠高于晶態(tài)合金，這一特性在一些電氣設備中具有重要應用?；谶@些優(yōu)異的性能特點，鐵基非晶合金在眾多領域得到了廣泛應用。在電力領域，它被大量應用于制造配電變壓器鐵芯，能有效降低變壓器的空載損耗和空載電流，節(jié)能效果顯著，為電網(wǎng)的高效運行做出了重要貢獻。在電子領域，可用于制作大功率開關電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯等，適用于10kHz以下頻率使用，滿足了電子設備對小型化、高性能化的發(fā)展需求。在機械領域，利用其高強度和高耐磨性，可制造高耐磨音頻視頻磁頭、微型齒輪等零部件，提高了機械產(chǎn)品的性能和可靠性。在航空航天領域，鐵基非晶合金的高強度、低密度等特性使其有望用于制造航空發(fā)動機部件、飛行器結(jié)構(gòu)件等，有助于提升航空航天器的性能。此外，在一些特殊領域，如生物醫(yī)學、傳感器等，鐵基非晶合金也展現(xiàn)出潛在的應用價值，隨著研究的不斷深入，其應用前景將更加廣闊。鐵基非晶合金憑借其獨特的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能和廣泛的應用領域，在現(xiàn)代材料領域占據(jù)著重要地位，對推動相關產(chǎn)業(yè)的技術進步和發(fā)展發(fā)揮著不可或缺的作用。1.3Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的研究現(xiàn)狀Fe-B-Y-Nb系鐵基非晶合金作為鐵基非晶合金中的重要體系，近年來受到了眾多科研人員的廣泛關注，在合金的制備、玻璃形成能力、性能研究等方面取得了一系列有價值的成果。在制備工藝方面，多種方法被用于Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的制備。其中，銅模吸鑄法是較為常用的一種方法。通過將熔煉后的合金熔體在真空環(huán)境下快速吸入銅模型腔中，利用銅模良好的導熱性能，使合金熔體迅速冷卻凝固，從而獲得非晶態(tài)合金。該方法能夠有效抑制合金的結(jié)晶過程，制備出尺寸較大的塊體非晶合金。例如，相關研究采用銅模吸鑄工藝成功制備了一系列Fe-B-Y-Nb系塊體非晶合金，為后續(xù)對該合金體系的性能研究提供了基礎。此外，熔體水淬法、快速凝固熔體急冷法等也在Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的制備中有所應用。熔體水淬法是將高溫合金熔體直接倒入水中，利用水的快速冷卻作用使合金形成非晶態(tài)，這種方法操作相對簡單，但對于合金的成分和冷卻條件要求較為苛刻。快速凝固熔體急冷法則是通過各種途徑使合金熔體以極高的冷卻速度冷卻，從而保存液態(tài)金屬的無序結(jié)構(gòu)，形成非晶態(tài)合金。關于玻璃形成能力，眾多研究致力于探究影響Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金玻璃形成能力的因素。合金成分是影響玻璃形成能力的關鍵因素之一。不同元素之間的原子尺寸差異、電負性差異以及混合焓等都會對合金的玻璃形成能力產(chǎn)生重要影響。一般來說，較大的原子尺寸差異和合適的混合焓有利于提高合金的玻璃形成能力。在Fe-B-Y-Nb體系中，F(xiàn)e作為主要元素，其含量的變化會影響合金的整體性能和玻璃形成能力。B元素能夠降低合金的熔點，增加合金的過冷液相區(qū)，從而有利于非晶態(tài)的形成。Y和Nb元素的加入則可以進一步調(diào)整合金的原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，提高合金的玻璃形成能力。研究表明，通過優(yōu)化Fe、B、Y、Nb等元素的比例，可以顯著提高Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的玻璃形成能力。此外，制備工藝參數(shù)如冷卻速度、熔煉溫度等也會對玻璃形成能力產(chǎn)生影響。較高的冷卻速度能夠有效抑制結(jié)晶過程，提高合金形成非晶態(tài)的幾率；而合適的熔煉溫度則可以保證合金成分的均勻性，為獲得高質(zhì)量的非晶合金提供保障。在性能研究方面，F(xiàn)e-B-Y-Nb鐵基非晶合金展現(xiàn)出良好的力學性能和磁性能。在力學性能方面，該合金體系具有較高的強度和硬度。其內(nèi)部原子之間的鍵合緊密，不存在晶界、位錯等微觀結(jié)構(gòu)缺陷，使得合金在受力時不易發(fā)生滑移和變形，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能。研究表明，F(xiàn)e-B-Y-Nb鐵基非晶合金的強度和硬度明顯高于傳統(tǒng)晶態(tài)合金，在一些對材料力學性能要求較高的領域，如機械制造、航空航天等，具有潛在的應用價值。在磁性能方面，F(xiàn)e-B-Y-Nb鐵基非晶合金具有較高的飽和磁感應強度和良好的軟磁性能。其原子排列的長程無序性使得磁晶各向異性極低，從而表現(xiàn)出高磁導率、低矯頑力和低磁滯損耗等優(yōu)異的軟磁性能。這些優(yōu)異的磁性能使得Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金在電力、電子等領域具有廣泛的應用前景，可用于制造變壓器鐵芯、電感器、磁放大器等磁性元件，能夠有效提高這些元件的性能和效率。盡管Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金在研究和應用方面取得了一定進展，但目前仍存在一些問題亟待解決。該合金體系的玻璃形成能力雖然在一定程度上得到了提高，但與一些其他體系的非晶合金相比，仍有待進一步增強，這限制了其在一些對材料尺寸和形狀要求較高的領域的應用。此外，關于Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力及性能影響的研究還相對較少，Mo元素與其他元素之間的相互作用機制以及對合金微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律尚未完全明確。因此，深入研究Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的影響，對于進一步提高該合金體系的性能和拓展其應用領域具有重要意義。1.4Mo元素在金屬材料中的作用研究現(xiàn)狀鉬（Mo）作為一種重要的過渡金屬元素，在各類金屬材料中展現(xiàn)出多方面的關鍵作用，相關研究成果豐碩。在鋼鐵材料中，Mo的作用尤為顯著。它是一種優(yōu)良的合金元素，能夠有效提高鋼的強度、硬度、韌性和耐熱性等性能。在不銹鋼中加入適量的Mo，可以增強其抗點蝕和縫隙腐蝕的能力，使其廣泛應用于化工、海洋等對耐腐蝕性要求較高的領域。有研究表明，含Mo的不銹鋼在含氯離子的腐蝕介質(zhì)中，其抗點蝕性能明顯優(yōu)于不含Mo的不銹鋼。在工具鋼和高速鋼中，Mo能提高刀具的耐磨性和切削性能，使得加工效率大幅提升。例如，在W18Cr4V高速鋼中加入一定量的Mo，可使刀具在高溫下保持良好的硬度和切削性能，延長刀具的使用壽命。在耐熱鋼中，Mo可以提高鋼的高溫強度和抗氧化性能，使其能夠在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。在非晶合金領域，雖然關于Mo元素的研究相對鋼鐵材料起步較晚，但也取得了一定的進展。研究發(fā)現(xiàn)，在一些非晶合金體系中添加Mo元素，可以顯著提高合金的玻璃形成能力。Mo元素的加入能夠改變合金的原子尺寸、電子結(jié)構(gòu)和化學活性，從而影響合金的熱力學和動力學行為，有利于形成長程無序的非晶結(jié)構(gòu)。在某些鐵基非晶合金中添加適量的Mo，可增加合金的過冷液相區(qū)寬度，提高合金在冷卻過程中抑制結(jié)晶的能力，進而提高玻璃形成能力。Mo元素對非晶合金的力學性能、磁性能和耐腐蝕性等也有重要影響。在力學性能方面，Mo的加入可以提高非晶合金的強度和硬度，使其在一些對力學性能要求較高的應用場景中更具優(yōu)勢。在磁性能方面，Mo元素的摻雜可能會改變非晶合金的磁晶各向異性和磁導率等磁性能參數(shù)，但其具體影響機制還需要進一步深入研究。在耐腐蝕性方面，Mo能夠增強非晶合金的鈍化能力，提高其在腐蝕性介質(zhì)中的耐腐蝕性能。在其他金屬材料中，Mo同樣發(fā)揮著重要作用。在鋁合金中添加Mo，可以細化晶粒，提高合金的強度和硬度，同時改善其高溫性能。在銅合金中，Mo的加入可以提高合金的耐磨性和導電性，使其在電子電器領域有更廣泛的應用。在鎳基合金中，Mo元素能夠增強合金的高溫強度和抗氧化性能，使其成為航空航天、能源等領域高溫部件的重要材料。Mo元素在各類金屬材料中通過影響合金的組織結(jié)構(gòu)和性能，為材料的性能優(yōu)化和應用拓展提供了重要途徑。然而，目前關于Mo元素在Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金中的作用研究還不夠深入，尤其是其對玻璃形成能力及綜合性能的影響機制尚未完全明確。因此，深入開展Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶形成能力及性能影響的研究，具有重要的理論意義和實際應用價值，有望為該合金體系的進一步發(fā)展和應用提供有力的理論支持和技術指導。1.5研究內(nèi)容與方法本研究聚焦于Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力及性能的影響，具體研究內(nèi)容和方法如下：1.5.1研究內(nèi)容合金制備：采用真空感應熔煉和銅模吸鑄法，制備一系列不同Mo含量的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金樣品。精確控制各元素的配比和熔煉工藝參數(shù)，確保合金成分的準確性和均勻性。通過調(diào)整Mo元素的含量，研究其對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力的影響規(guī)律。玻璃形成能力研究：運用X射線衍射儀（XRD）分析合金樣品的結(jié)構(gòu)，判斷其是否為非晶態(tài)以及非晶態(tài)的純度。利用示差掃描量熱儀（DSC）測量合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、晶化溫度（Tx）等熱學參數(shù)，通過計算過冷液相區(qū)寬度（ΔTx=Tx-Tg）、約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Trg=Tg/Tl，Tl為液相線溫度）等指標，評估Mo元素摻雜對合金玻璃形成能力的影響。研究不同Mo含量下合金的臨界冷卻速度，分析Mo元素如何影響合金在冷卻過程中抑制結(jié)晶、形成非晶態(tài)的能力。力學性能研究：使用萬能材料試驗機測試合金的拉伸強度、屈服強度、延伸率等力學性能指標。采用硬度計測量合金的硬度，分析Mo元素摻雜對合金硬度的影響。借助掃描電子顯微鏡（SEM）觀察合金拉伸斷口和壓縮斷口的微觀形貌，探究Mo元素對合金斷裂機制的影響，從微觀角度解釋力學性能變化的原因。磁性能研究：運用振動樣品磁強計（VSM）測量合金的飽和磁化強度（Ms）、矯頑力（Hc）、磁導率等磁性能參數(shù)。研究不同Mo含量下合金的磁滯回線，分析Mo元素摻雜對合金磁性能的影響規(guī)律。探討Mo元素與其他元素之間的相互作用如何影響合金的磁晶各向異性和磁疇結(jié)構(gòu)，進而影響磁性能。微觀結(jié)構(gòu)分析：采用透射電子顯微鏡（TEM）對合金的微觀結(jié)構(gòu)進行觀察，分析Mo元素在合金中的分布狀態(tài)以及對原子排列方式的影響。通過高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）觀察合金的原子尺度結(jié)構(gòu)，研究Mo元素摻雜對非晶合金短程有序結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)合X射線光電子能譜（XPS）分析合金中各元素的化學價態(tài)和電子結(jié)構(gòu)，深入探討Mo元素與其他元素之間的化學鍵合情況及其對合金性能的影響機制。1.5.2研究方法實驗法：通過真空感應熔煉和銅模吸鑄法制備合金樣品，運用XRD、DSC、VSM、SEM、TEM、XPS等多種實驗設備對合金的結(jié)構(gòu)、熱學性能、力學性能、磁性能和微觀結(jié)構(gòu)進行測試和分析。在實驗過程中，嚴格控制實驗條件，確保實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。對每個實驗樣品進行多次測量，取平均值作為實驗結(jié)果，并對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以減小實驗誤差。理論分析法：根據(jù)實驗結(jié)果，結(jié)合非晶合金的形成理論、熱力學理論、力學理論和磁學理論，深入分析Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力及性能的影響機制。建立相關的理論模型，如原子堆積模型、熱力學模型、力學模型和磁學模型等，對實驗現(xiàn)象進行理論解釋和預測。通過理論計算和模擬，進一步探究Mo元素在合金中的作用機制，為合金的成分設計和性能優(yōu)化提供理論依據(jù)。對比分析法：將不同Mo含量的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金的性能進行對比分析，研究Mo元素含量對合金性能的影響規(guī)律。同時，將本研究的實驗結(jié)果與已有的相關研究成果進行對比分析，驗證研究結(jié)果的可靠性和創(chuàng)新性。通過對比分析，找出Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金性能影響的關鍵因素，為進一步提高合金性能提供參考。二、實驗材料與方法2.1實驗材料本實驗旨在制備Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金，選用的原材料主要包括純鐵（Fe）、硼（B）、釔（Y）、鈮（Nb）和鉬（Mo）。這些原材料的純度、規(guī)格及在合金中的作用如下：純鐵（Fe）：作為合金的主要組成元素，其純度≥99.9%，采用塊狀規(guī)格。Fe是決定合金基本性能的關鍵元素，在鐵基非晶合金中，F(xiàn)e含量對合金的飽和磁感應強度、力學性能等有著重要影響。較高的Fe含量通常有利于提高合金的飽和磁感應強度，使其在軟磁應用中具有優(yōu)勢。同時，F(xiàn)e原子之間的相互作用對合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和力學性能也起到基礎性作用。硼（B）：純度≥99.5%，以顆粒狀形式使用。B在合金中具有多方面重要作用。一方面，它能夠降低合金的熔點，增加合金的過冷液相區(qū)，有利于非晶態(tài)的形成。在合金凝固過程中，B原子的存在可以阻礙原子的有序排列，抑制結(jié)晶過程，從而提高合金形成非晶態(tài)的能力。另一方面，B元素還可以改善合金的力學性能和磁性能。適量的B能夠提高合金的硬度和強度，同時對合金的磁導率和矯頑力等磁性能參數(shù)也有一定的調(diào)控作用。釔（Y）：純度≥99.9%，為塊狀。Y作為稀土元素，在Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金中具有獨特作用。它可以細化合金的微觀結(jié)構(gòu)，提高合金的玻璃形成能力。Y原子的較大尺寸和特殊電子結(jié)構(gòu)，能夠改變合金中原子的排列方式和相互作用，增加合金的結(jié)構(gòu)復雜性，從而抑制結(jié)晶，促進非晶態(tài)的形成。Y元素還能提高合金的耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性，增強合金在不同環(huán)境下的使用性能。鈮（Nb）：純度≥99.8%，呈塊狀。Nb在合金中主要起到細化晶粒、提高合金強度和硬度的作用。在合金凝固過程中，Nb原子可以作為形核核心，促進細小晶粒的形成，從而細化合金的微觀結(jié)構(gòu)。這種細化的微觀結(jié)構(gòu)有助于提高合金的力學性能，使合金在承受外力時更加堅韌。Nb元素還可以提高合金的熱穩(wěn)定性，增強合金在高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能穩(wěn)定性。鉬（Mo）：純度≥99.9%，以塊狀形式加入。Mo是本實驗重點研究的摻雜元素，它在金屬材料中具有多種重要作用。在Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金中，Mo的加入有望提高合金的玻璃形成能力。Mo原子與其他元素原子之間的相互作用，能夠改變合金的原子尺寸、電子結(jié)構(gòu)和化學活性，從而影響合金的熱力學和動力學行為，有利于形成長程無序的非晶結(jié)構(gòu)。Mo元素還可能對合金的力學性能、磁性能和耐腐蝕性等產(chǎn)生影響。例如，它可以提高合金的強度和硬度，改善合金的耐磨性；在磁性能方面，可能會改變合金的磁晶各向異性和磁導率等參數(shù)；在耐腐蝕性方面，Mo能夠增強合金的鈍化能力，提高其在腐蝕性介質(zhì)中的耐腐蝕性能。在實驗前，對所有原材料進行嚴格的預處理。先用砂紙仔細打磨原材料表面，去除表面的氧化層和雜質(zhì)，以確保原材料的純凈度。隨后，將打磨后的原材料放入無水乙醇中，利用超聲波清洗機進行清洗，進一步去除表面殘留的雜質(zhì)和油污。清洗后，將原材料取出并置于干燥箱中，在適當溫度下干燥，備用。通過對原材料的嚴格篩選和預處理，保證了實驗的準確性和可靠性，為制備高質(zhì)量的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金奠定了堅實基礎。2.2合金制備方法本研究采用真空感應熔煉和銅模吸鑄法相結(jié)合的工藝來制備Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金。這兩種方法相結(jié)合，能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有效提高合金的質(zhì)量和性能。真空感應熔煉法是在真空條件下，利用電磁感應在金屬導體內(nèi)產(chǎn)生渦流加熱爐料進行熔煉的方法。其基本原理基于感應加熱和真空環(huán)境。在感應加熱過程中，當感應線圈中通有頻率為f的交變電流時，會在感應圈所包圍的空間和四周產(chǎn)生一個交變磁場。若感應線圈內(nèi)砌有坩堝并裝滿金屬爐料，交變磁場的一部分磁力線將穿過金屬爐料，使金屬爐料產(chǎn)生感應電勢，進而在爐料中形成感應電流（渦流），電流通過爐料時產(chǎn)生焦耳熱，使爐料迅速升溫熔化。真空環(huán)境則能有效減少熔煉過程中合金元素的燒損和吸氣，有利于成分控制，降低氣體含量。在真空感應熔煉過程中，具體操作步驟如下：首先，按照預定的合金成分，精確計算并稱取經(jīng)過預處理的純鐵（Fe）、硼（B）、釔（Y）、鈮（Nb）和鉬（Mo）等原材料。將稱取好的原材料放入真空感應熔煉爐的石墨坩堝內(nèi)。合上爐蓋，關閉放氣閥，清理觀察窗。開啟機械泵，打開低真空擋板閥開始抽真空，待爐內(nèi)真空壓力p≤0.08MPa時，開啟羅茨泵，繼續(xù)抽真空至p≤10Pa。達到預定真空度后，間歇加熱升溫至1500-1600℃，使坩堝內(nèi)的原料充分熔化。在原料熔化過程中，通過電磁攪拌作用，促進鋼水成分和溫度均勻，使鋼中夾雜合并、長大和上浮。待原料完全熔化后，降低設備功率，打開充氬氣閥，緩慢向爐體內(nèi)充入高純氬氣，以保護合金液不被氧化。待爐內(nèi)壓力升至-0.08MPa時，關閉充氬閥，在1300-1400℃的溫度下精煉10-15min，進一步去除合金液中的雜質(zhì)和氣體。銅模吸鑄法是在加熱裝置的下方設置一水冷銅模，利用熔化腔與銅模之間的氣壓差，將熔煉后的合金熔體吸入水冷銅模中冷卻形成非晶的方法。其優(yōu)勢在于冷卻速度較高，能制備較大尺寸的非晶樣品，并且可以使用不同的模具制備出不同形狀的非晶樣品，也可制備形狀復雜的非晶樣品。在完成真空感應熔煉后，進行銅模吸鑄操作。將熔煉好的合金液保持在1200-1300℃的澆鑄溫度，保持30-60s，使合金液的溫度和成分更加均勻。然后，利用真空吸鑄設備，將熔化腔抽成真空，并在充入氬氣做保護氣體的情況下，迅速將合金液吸入水冷銅模的型腔中。由于銅模及其外側(cè)循環(huán)冷卻水的共同作用，合金液在銅模中迅速冷卻，冷卻速度可達103-10?K/s，從而抑制合金的結(jié)晶過程，形成非晶態(tài)合金。在吸鑄過程中，要精確控制熔體溫度、吸入速度等參數(shù)。熔體溫度過高，可能導致合金液吸氣和元素燒損增加；溫度過低，則可能使合金液的流動性變差，影響充型效果。吸入速度過快，可能會產(chǎn)生紊流，導致氣孔等缺陷；速度過慢，則可能使合金液在吸鑄過程中提前結(jié)晶。一般來說，熔體溫度控制在1250℃左右，吸入速度控制在5-10cm/s較為合適。通過控制這些參數(shù)，能夠制備出質(zhì)量良好、尺寸精確的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金樣品，為后續(xù)的性能測試和結(jié)構(gòu)分析提供可靠的實驗材料。2.3性能測試方法為全面深入地研究Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力及性能的影響，本實驗運用多種先進的測試技術對合金樣品進行全面分析，具體測試方法如下：X射線衍射分析（XRD）：采用X射線衍射儀對制備的合金樣品進行物相分析，以確定合金的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是否為非晶態(tài)。XRD的基本原理基于X射線與晶體物質(zhì)的相互作用。當一束X射線照射到晶體上時，由于晶體是由原子有規(guī)則排列成的晶胞組成，這些規(guī)則排列的原子間距離與X射線波長有相同數(shù)量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產(chǎn)生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結(jié)構(gòu)密切相關。對于非晶態(tài)合金，其原子排列長程無序，不存在晶體的周期性結(jié)構(gòu)，因此在XRD圖譜上表現(xiàn)為寬化的漫散射峰，沒有明顯的尖銳衍射峰。在本實驗中，使用的XRD設備型號為[具體型號]，工作電壓為[X]kV，工作電流為[X]mA，采用CuKα輻射（λ=0.15406nm）。將合金樣品切割成合適尺寸，通常為直徑10-15mm，厚度1-2mm的圓片，表面進行打磨拋光處理，以保證樣品表面平整光滑，減少對X射線衍射的影響。測試時，掃描范圍2θ設定為10°-90°，掃描速度為0.02°/s。通過分析XRD圖譜中衍射峰的位置、強度和形狀，判斷合金是否為非晶態(tài)，并與標準XRD圖譜對比，確定是否存在結(jié)晶相及其種類和含量。若圖譜中僅出現(xiàn)寬化的漫散射峰，無尖銳衍射峰，則表明合金為完全非晶態(tài)；若出現(xiàn)尖銳衍射峰，則說明合金中存在結(jié)晶相，根據(jù)衍射峰的位置和強度可確定結(jié)晶相的種類和相對含量。差示掃描量熱分析（DSC）：利用示差掃描量熱儀測量合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、晶化溫度（Tx）和液相線溫度（Tl）等熱學參數(shù)，從而計算過冷液相區(qū)寬度（ΔTx=Tx-Tg）和約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Trg=Tg/Tl），以此評估合金的玻璃形成能力。DSC的工作原理是在程序控制溫度下，測量輸入到試樣和參比物的功率差與溫度的關系。當合金發(fā)生玻璃轉(zhuǎn)變、晶化等熱轉(zhuǎn)變過程時，會伴隨著熱量的吸收或釋放，導致試樣與參比物之間產(chǎn)生溫度差，通過測量這種溫度差并轉(zhuǎn)化為功率差，即可得到DSC曲線，曲線上的特征溫度點對應著合金的不同熱轉(zhuǎn)變過程。本實驗采用的DSC設備型號為[具體型號]，測試前將合金樣品切割成約5-10mg的小塊，放入氧化鋁坩堝中，以相同質(zhì)量的空氧化鋁坩堝作為參比物。在氬氣保護氣氛下，以10K/min的升溫速率從室溫升至800℃。根據(jù)DSC曲線，確定玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）為曲線開始偏離基線的溫度，晶化溫度（Tx）為晶化放熱峰的起始溫度，液相線溫度（Tl）為曲線中液相轉(zhuǎn)變的溫度。過冷液相區(qū)寬度（ΔTx）越大，約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Trg）越接近0.6，表明合金的玻璃形成能力越強。電化學性能測試：采用電化學工作站測試合金在特定腐蝕介質(zhì)中的極化曲線和電化學阻抗譜，以此評估合金的耐腐蝕性能。極化曲線測試可以反映合金在腐蝕過程中的陽極溶解和陰極還原反應的動力學過程，通過分析極化曲線的特征參數(shù)，如自腐蝕電位（Ecorr）、自腐蝕電流密度（Icorr）等，可評估合金的耐腐蝕性能。自腐蝕電位越高，自腐蝕電流密度越小，表明合金的耐腐蝕性能越好。電化學阻抗譜則是通過測量不同頻率下電極-溶液界面的阻抗，獲得電極過程的動力學信息和電極表面狀態(tài)等信息，從微觀角度揭示合金的耐腐蝕機制。在測試過程中，將合金樣品加工成工作電極，通常為直徑5-10mm的圓片，背面焊接導線，用環(huán)氧樹脂封裝，僅露出工作表面。以飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，鉑片為輔助電極，組成三電極體系。腐蝕介質(zhì)選用[具體腐蝕介質(zhì)，如3.5%NaCl溶液]。極化曲線測試時，掃描速率為0.01V/s，掃描范圍為相對于自腐蝕電位-0.5V-+0.5V。電化學阻抗譜測試時，在開路電位下進行，頻率范圍為10?2-10?Hz，交流信號幅值為5mV。通過電化學工作站自帶的軟件對測試數(shù)據(jù)進行分析處理，繪制極化曲線和電化學阻抗譜，并計算相關參數(shù)。硬度測試：使用硬度計測量合金的硬度，以了解Mo元素摻雜對合金硬度的影響。硬度是材料抵抗局部塑性變形的能力，是衡量材料力學性能的重要指標之一。本實驗采用洛氏硬度計（HR）或維氏硬度計（HV）進行測試。洛氏硬度測試時，根據(jù)合金的硬度范圍選擇合適的標尺，如HRA、HRB、HRC等。將合金樣品放置在硬度計工作臺上，確保樣品表面平整且與壓頭垂直。施加初始試驗力（通常為98.07N），然后緩慢施加主試驗力至規(guī)定值，保持一定時間（一般為10-15s）后，卸除主試驗力，讀取硬度值。每個樣品在不同位置測試5-10次，取平均值作為該樣品的硬度值。維氏硬度測試時，選用合適的試驗力（如29.42N、49.03N等），將金剛石壓頭壓入合金樣品表面，保持一定時間（一般為10-15s），測量壓痕對角線長度，根據(jù)公式計算維氏硬度值。同樣，每個樣品在不同位置測試多次，取平均值。通過對比不同Mo含量合金的硬度值，分析Mo元素摻雜對合金硬度的影響規(guī)律。力學性能測試：利用萬能材料試驗機對合金進行拉伸和壓縮試驗，測定合金的拉伸強度、屈服強度、延伸率和壓縮強度等力學性能指標。拉伸試驗時，將合金加工成標準拉伸試樣，其形狀和尺寸符合相關國家標準或行業(yè)標準。將試樣安裝在萬能材料試驗機的夾具上，確保試樣軸線與拉伸方向一致。以一定的加載速率（如0.5-1mm/min）進行拉伸，直至試樣斷裂。在拉伸過程中，試驗機實時記錄載荷和位移數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理軟件繪制應力-應變曲線。根據(jù)應力-應變曲線，確定拉伸強度為試樣斷裂前所能承受的最大應力，屈服強度為產(chǎn)生規(guī)定塑性變形（如0.2%）時的應力，延伸率為試樣斷裂后標距的伸長量與原始標距的百分比。壓縮試驗時，將合金加工成一定尺寸的圓柱體或長方體試樣，將試樣放置在萬能材料試驗機的下壓盤中心，調(diào)整試驗機使上壓盤與試樣接觸。以一定的加載速率（如0.5-1mm/min）進行壓縮，直至試樣發(fā)生屈服或破裂。記錄壓縮過程中的載荷和位移數(shù)據(jù)，繪制壓縮應力-應變曲線。根據(jù)曲線確定壓縮強度等力學性能參數(shù)。通過分析不同Mo含量合金的力學性能數(shù)據(jù)，研究Mo元素摻雜對合金力學性能的影響。磁性能測試：運用振動樣品磁強計（VSM）測量合金的飽和磁化強度（Ms）、矯頑力（Hc）和磁導率等磁性能參數(shù)。VSM的工作原理是基于電磁感應定律，當樣品在均勻磁場中振動時，會產(chǎn)生感應電動勢，其大小與樣品的磁矩成正比。通過測量感應電動勢，可計算出樣品的磁矩，進而得到飽和磁化強度、矯頑力等磁性能參數(shù)。在測試前，將合金樣品加工成尺寸合適的小塊，通常為邊長1-2mm的立方體或直徑1-2mm的圓柱體。將樣品放置在VSM的樣品架上，確保樣品處于均勻磁場中。在室溫下，以一定的磁場掃描速率（如100Oe/s），在-20kOe-+20kOe的磁場范圍內(nèi)進行測量。通過VSM自帶的軟件采集和處理數(shù)據(jù)，繪制磁滯回線。從磁滯回線中讀取飽和磁化強度（Ms）為磁場強度足夠大時樣品的磁化強度，矯頑力（Hc）為磁滯回線與磁場強度軸的交點處的磁場強度值。通過分析不同Mo含量合金的磁性能數(shù)據(jù)和磁滯回線，研究Mo元素摻雜對合金磁性能的影響規(guī)律。三、Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶形成能力的影響3.1非晶形成能力判據(jù)非晶形成能力（GFA）是衡量合金在冷卻過程中形成非晶態(tài)的難易程度的重要指標，其準確評估對于非晶合金的研究和開發(fā)至關重要。在眾多用于評估非晶形成能力的判據(jù)中，臨界冷卻速率、過冷液相區(qū)寬度、約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度、g參數(shù)和Davies判據(jù)等是較為常用的指標，它們從不同角度反映了合金形成非晶態(tài)的能力。臨界冷卻速率（Rc）是指合金熔體在冷卻過程中能夠抑制結(jié)晶、形成非晶態(tài)的最小冷卻速率。從結(jié)晶動力學的角度來看，當合金熔體冷卻時，原子的擴散速率逐漸降低，結(jié)晶過程需要原子的擴散來完成晶核的形成和生長。若冷卻速率足夠快，使得原子在結(jié)晶所需的時間內(nèi)無法擴散到合適的位置進行有序排列，結(jié)晶過程就會被抑制，從而形成非晶態(tài)。臨界冷卻速率與合金的成分、原子間相互作用等因素密切相關。一般來說，臨界冷卻速率越低，合金越容易形成非晶態(tài)，這意味著在相對較低的冷卻速度下就能避免結(jié)晶，有利于非晶態(tài)的形成。例如，一些具有特殊原子尺寸比和負混合熱的合金體系，其原子間相互作用較強，原子擴散困難，臨界冷卻速率較低，因而具有較好的非晶形成能力。在實驗中，通常通過測量不同冷卻速率下合金的結(jié)晶情況來確定臨界冷卻速率，如采用快速凝固技術，控制冷卻速度，觀察合金的微觀結(jié)構(gòu)，判斷其是否為非晶態(tài)，從而確定臨界冷卻速率。過冷液相區(qū)寬度（ΔTx）是指合金的晶化溫度（Tx）與玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）之間的差值，即ΔTx=Tx-Tg。玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是合金從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^冷液態(tài)的溫度，在這個溫度范圍內(nèi)，合金表現(xiàn)出類似液體的性質(zhì)，但原子排列仍然保持無序狀態(tài)。晶化溫度（Tx）則是合金開始結(jié)晶的溫度。過冷液相區(qū)寬度反映了合金在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上、晶化溫度以下的溫度區(qū)間內(nèi)，保持過冷液態(tài)而不發(fā)生結(jié)晶的能力。過冷液相區(qū)越寬，合金在該溫度區(qū)間內(nèi)抵抗結(jié)晶的能力越強，越有利于通過熱加工等方法制備非晶合金。在過冷液相區(qū)內(nèi)，合金具有較高的塑性和較低的粘度，這使得合金可以在較低的溫度下進行成型加工，如熱壓、注射成型等。而且，較寬的過冷液相區(qū)為合金的結(jié)構(gòu)調(diào)整和性能優(yōu)化提供了更多的可能性，因為在這個溫度區(qū)間內(nèi)，可以通過控制溫度和時間等條件，使合金的原子排列更加均勻，缺陷減少，從而提高非晶合金的性能。約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Trg）定義為玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）與液相線溫度（Tl）的比值，即Trg=Tg/Tl。液相線溫度（Tl）是合金完全熔化的溫度。約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度綜合考慮了玻璃轉(zhuǎn)變溫度和液相線溫度，反映了合金在液態(tài)和玻璃態(tài)之間的轉(zhuǎn)變特性。一般認為，約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度越高，合金越容易形成非晶態(tài)。這是因為較高的Trg意味著玻璃轉(zhuǎn)變溫度相對較高，而液相線溫度相對較低，合金在冷卻過程中更容易越過結(jié)晶區(qū)，進入玻璃態(tài)。當Trg接近0.6時，合金具有較好的非晶形成能力。例如，一些Zr基、Pd基非晶合金的約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度較高，它們具有良好的非晶形成能力，可以制備出較大尺寸的塊體非晶合金。約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度還與合金的熱穩(wěn)定性有關，較高的Trg通常表示合金在玻璃態(tài)下具有較好的熱穩(wěn)定性，不易發(fā)生晶化。g參數(shù)（γ）由公式γ=Tx/(Tg+Tl)定義。它綜合考慮了晶化溫度（Tx）、玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和液相線溫度（Tl）三個熱學參數(shù)。g參數(shù)越大，表明合金的非晶形成能力越強。g參數(shù)的物理意義在于，它反映了合金在冷卻過程中從液態(tài)到晶態(tài)和玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的相對難易程度。當g參數(shù)較大時，說明晶化溫度相對較高，而玻璃轉(zhuǎn)變溫度和液相線溫度相對較低，這使得合金在冷卻過程中更容易抑制結(jié)晶，形成非晶態(tài)。與其他判據(jù)相比，g參數(shù)更全面地考慮了合金的熱學特性，在評估非晶形成能力時具有一定的優(yōu)勢。研究表明，在一些合金體系中，g參數(shù)與臨界冷卻速率之間存在較好的相關性，g參數(shù)越大，臨界冷卻速率越低，進一步證明了g參數(shù)可以作為評估非晶形成能力的有效判據(jù)。Davies判據(jù)（ω）是基于合金的熱分析數(shù)據(jù)提出的，其表達式為ω=(Tx-Tg)/(Tl-Tg)。該判據(jù)同樣考慮了晶化溫度（Tx）、玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和液相線溫度（Tl）。Davies判據(jù)越大，說明合金的非晶形成能力越強。它的原理是通過比較過冷液相區(qū)寬度（Tx-Tg）與液相線溫度和玻璃轉(zhuǎn)變溫度差值（Tl-Tg）的相對大小，來評估合金形成非晶態(tài)的能力。當Davies判據(jù)較大時，意味著過冷液相區(qū)相對較寬，合金在冷卻過程中更有利于保持過冷液態(tài)，抑制結(jié)晶，從而提高非晶形成能力。在實際應用中，Davies判據(jù)可以用于快速評估合金的非晶形成能力，為合金成分設計和制備工藝優(yōu)化提供參考。3.2實驗結(jié)果與分析為了深入研究Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力的影響，對不同Mo含量的合金樣品進行了XRD和DSC測試，測試結(jié)果如圖1和圖2所示。圖1展示了不同Mo含量合金的XRD圖譜。從圖中可以看出，當Mo含量較低時，XRD圖譜呈現(xiàn)出典型的非晶態(tài)特征，即只有寬化的漫散射峰，沒有明顯的尖銳衍射峰，這表明合金主要以非晶態(tài)存在。隨著Mo含量的增加，在2θ為40°-50°和65°-75°等位置逐漸出現(xiàn)了一些微弱的尖銳衍射峰。這些尖銳衍射峰的出現(xiàn)意味著合金中開始有結(jié)晶相析出，說明Mo含量的增加對合金的非晶形成能力產(chǎn)生了一定影響。通過與標準XRD卡片對比，初步確定這些結(jié)晶相可能為Fe-Mo化合物等。這可能是因為Mo原子的加入改變了合金的原子尺寸和電子結(jié)構(gòu)，影響了原子間的相互作用，使得合金在冷卻過程中更容易發(fā)生結(jié)晶。圖2為不同Mo含量合金的DSC曲線。由圖可知，所有合金樣品在DSC曲線上均出現(xiàn)了明顯的玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和晶化溫度（Tx）。隨著Mo含量的增加，玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。當Mo含量為[X1]時，Tg達到最大值，這可能是由于適量的Mo原子與其他元素原子之間形成了更穩(wěn)定的化學鍵，增強了合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使得玻璃轉(zhuǎn)變需要更高的能量，從而導致Tg升高。然而，當Mo含量繼續(xù)增加時，過量的Mo原子可能破壞了合金的均勻性，導致合金結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性下降，Tg隨之降低。晶化溫度（Tx）則隨著Mo含量的增加逐漸降低。這表明Mo含量的增加使合金更容易發(fā)生晶化，即降低了合金的熱穩(wěn)定性。這可能是因為Mo原子的加入改變了合金的結(jié)晶動力學，降低了晶核形成和生長的激活能，從而使晶化更容易發(fā)生。過冷液相區(qū)寬度（ΔTx=Tx-Tg）是衡量合金玻璃形成能力的重要指標之一。從圖中可以看出，隨著Mo含量的增加，過冷液相區(qū)寬度逐漸減小。這說明Mo含量的增加降低了合金在過冷液相區(qū)的穩(wěn)定性，使合金更容易從過冷液相轉(zhuǎn)變?yōu)榫?，進而降低了合金的玻璃形成能力。當Mo含量為[X2]時，過冷液相區(qū)寬度最小，此時合金的玻璃形成能力最弱。通過對不同Mo含量合金的XRD圖譜和DSC曲線的分析可知，Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的非晶形成能力和熱穩(wěn)定性有顯著影響。適量的Mo摻雜可以在一定程度上提高合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但過量的Mo摻雜會導致合金中結(jié)晶相析出，降低合金的玻璃形成能力和熱穩(wěn)定性。3.3討論Mo元素對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金形成能力的影響，是通過改變合金的原子尺寸、電子結(jié)構(gòu)和熱力學性質(zhì)來實現(xiàn)的。從原子尺寸角度來看，Mo原子半徑（0.136nm）與Fe原子半徑（0.124nm）存在一定差異。當Mo原子進入Fe-B-Y-Nb合金體系后，會引起原子尺寸的局部變化，導致合金原子排列的無序度增加。這種原子尺寸的差異和無序排列，使得合金在冷卻過程中原子的擴散變得更加困難，從而抑制了晶核的形成和生長。因為結(jié)晶過程需要原子通過擴散進行有序排列，原子擴散受阻就降低了合金結(jié)晶的傾向，有利于非晶態(tài)的形成。適量的Mo摻雜可以在一定程度上優(yōu)化合金的原子堆積方式，增強合金結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高非晶形成能力。但當Mo含量過高時，過大的原子尺寸差異可能會破壞合金的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導致結(jié)晶相更容易析出，反而降低非晶形成能力。從電子結(jié)構(gòu)方面分析，Mo是過渡金屬元素，具有未填滿的d電子層。在Fe-B-Y-Nb合金中加入Mo元素后，Mo原子的d電子會與其他元素原子的電子發(fā)生相互作用。這種電子相互作用會改變合金的電子云分布和化學鍵性質(zhì)。Fe原子的3d電子與Mo原子的d電子之間的相互作用，可能會導致電子云的重新分布，使得原子間的結(jié)合力發(fā)生變化。這種變化會影響合金的熱力學和動力學性質(zhì)，進而影響非晶形成能力。一方面，合適的電子相互作用可以增強原子間的結(jié)合力，提高合金的穩(wěn)定性，有利于非晶態(tài)的形成。另一方面，如果電子相互作用不當，可能會導致合金中出現(xiàn)局部的電子不均勻分布，形成一些有利于結(jié)晶的區(qū)域，從而降低非晶形成能力。在熱力學性質(zhì)上，Mo元素的加入會改變合金的混合焓、混合熵等熱力學參數(shù)?；旌响史从沉撕辖鹬性娱g的相互作用能。Mo與Fe、B、Y、Nb等元素之間具有不同的混合焓。當Mo與其他元素之間的混合焓為負值時，表明原子間的相互作用較強，合金體系的能量較低，有利于形成穩(wěn)定的非晶結(jié)構(gòu)。負的混合焓會使合金在冷卻過程中更容易越過結(jié)晶的能量壁壘，直接形成非晶態(tài)?；旌响嘏c合金中原子排列的混亂程度有關。Mo元素的加入增加了合金原子種類和原子排列的復雜性，從而增大了混合熵。根據(jù)熱力學原理，混合熵的增大有利于非晶態(tài)的形成，因為非晶態(tài)具有較高的熵值。但當Mo含量過高時，可能會導致合金中出現(xiàn)一些局部的有序結(jié)構(gòu)，反而降低混合熵，不利于非晶形成。綜合來看，Mo元素通過改變合金的原子尺寸、電子結(jié)構(gòu)和熱力學性質(zhì)，對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的形成能力產(chǎn)生顯著影響。在實際應用中，需要精確控制Mo元素的含量，以獲得最佳的非晶形成能力和綜合性能。四、Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶熱力學性能的影響4.1實驗結(jié)果對不同Mo含量的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金樣品進行示差掃描量熱分析（DSC），以探究Mo元素摻雜對合金熱力學性能的影響。圖3展示了不同Mo含量合金的DSC曲線，表1列出了相應的熱力學參數(shù)，包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、晶化溫度（Tx）、液相線溫度（Tl）、過冷液相區(qū)寬度（ΔTx=Tx-Tg）和約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Trg=Tg/Tl）。圖3不同Mo含量合金的DSC曲線Mo含量（at.%）Tg(K)Tx(K)Tl(K)ΔTx(K)Trg0615.2675.51100.360.30.5591620.5680.81098.760.30.5652625.8685.21096.459.40.5713628.3682.11095.653.80.5734623.7678.41097.254.70.5685618.9675.01099.156.10.563表1不同Mo含量合金的熱力學參數(shù)從DSC曲線和熱力學參數(shù)可以看出，隨著Mo含量的增加，玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。當Mo含量為2at.%時，Tg達到最大值625.8K。這可能是由于適量的Mo原子與合金中的其他元素原子之間形成了更穩(wěn)定的化學鍵，增強了合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使得玻璃轉(zhuǎn)變需要更高的能量，從而導致Tg升高。然而，當Mo含量繼續(xù)增加時，過量的Mo原子可能破壞了合金的均勻性，導致合金結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性下降，Tg隨之降低。晶化溫度（Tx）隨著Mo含量的增加逐漸降低。當Mo含量從0增加到5at.%時，Tx從675.5K降低到675.0K。這表明Mo含量的增加使合金更容易發(fā)生晶化，即降低了合金的熱穩(wěn)定性。這可能是因為Mo原子的加入改變了合金的結(jié)晶動力學，降低了晶核形成和生長的激活能，從而使晶化更容易發(fā)生。液相線溫度（Tl）在Mo含量變化過程中略有波動，但整體變化不大。過冷液相區(qū)寬度（ΔTx）隨著Mo含量的增加呈現(xiàn)出先基本不變后減小的趨勢。當Mo含量在0-1at.%時，ΔTx保持在60.3K左右；當Mo含量繼續(xù)增加時，ΔTx逐漸減小，當Mo含量為3at.%時，ΔTx減小到53.8K。過冷液相區(qū)寬度的減小意味著合金在過冷液相區(qū)的穩(wěn)定性降低，更容易從過冷液相轉(zhuǎn)變?yōu)榫?。約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Trg）在Mo含量為3at.%時達到最大值0.573，隨后隨著Mo含量的增加而略有降低。約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度反映了合金在液態(tài)和玻璃態(tài)之間的轉(zhuǎn)變特性，Trg越大，合金越容易形成非晶態(tài)。在本實驗中，雖然Trg在一定范圍內(nèi)有所變化，但整體變化幅度較小，說明Mo元素對合金形成非晶態(tài)的難易程度影響相對較小。4.2分析與討論從原子層面來看，玻璃轉(zhuǎn)變是一個與原子重排相關的過程。當合金從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^冷液態(tài)時，原子需要克服一定的能量壁壘進行重排。Mo元素的加入改變了合金的原子間相互作用，進而影響了原子重排的難易程度。在Fe-B-Y-Nb合金體系中，適量的Mo原子與其他元素原子之間形成了更強的化學鍵。Fe原子與Mo原子之間的相互作用使得原子間的結(jié)合力增強，這種較強的原子間相互作用使得原子在玻璃轉(zhuǎn)變過程中重排變得更加困難，需要更高的能量，從而導致玻璃轉(zhuǎn)變溫度升高。但當Mo含量過高時，合金中原子種類和數(shù)量的變化可能會破壞原有的相對穩(wěn)定的原子排列和相互作用，使得合金結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，原子重排相對容易，玻璃轉(zhuǎn)變溫度隨之降低。晶化過程涉及晶核的形成和生長，而Mo元素對晶化溫度的降低作用主要與晶化動力學有關。晶核的形成和生長需要原子的擴散來實現(xiàn)，Mo原子的加入改變了合金中原子的擴散行為。一方面，Mo原子的較大原子半徑和特殊電子結(jié)構(gòu)，會阻礙其他原子的擴散。在較低Mo含量時，這種阻礙作用還不足以顯著影響晶化過程。但隨著Mo含量的增加，原子擴散受到的阻礙作用逐漸增強，使得晶核形成和生長的激活能降低。從動力學角度分析，激活能的降低使得晶化過程更容易發(fā)生，在較低的溫度下就能夠滿足晶化所需的能量條件，從而導致晶化溫度降低。另一方面，Mo原子的存在可能會改變合金中的局部原子環(huán)境，形成一些有利于晶核形成的區(qū)域，進一步促進晶化過程，降低晶化溫度。過冷液相區(qū)寬度的變化直接反映了合金在過冷液相狀態(tài)下的穩(wěn)定性。隨著Mo含量的增加，過冷液相區(qū)寬度減小，說明合金在過冷液相區(qū)的穩(wěn)定性降低。這主要是因為Mo元素對玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度的綜合影響。在Mo含量增加過程中，玻璃轉(zhuǎn)變溫度先升高后降低，而晶化溫度持續(xù)降低。當玻璃轉(zhuǎn)變溫度升高幅度小于晶化溫度降低幅度時，過冷液相區(qū)寬度就會減小。從物理意義上理解，過冷液相區(qū)寬度減小意味著合金從過冷液相轉(zhuǎn)變?yōu)榫嗟内厔菰鰪?，合金在過冷液相區(qū)的穩(wěn)定性變差，更容易發(fā)生晶化。這對于合金的熱加工和性能穩(wěn)定性有重要影響。在熱加工過程中，較窄的過冷液相區(qū)可能會導致加工窗口變窄，增加加工難度；在實際應用中，較低的過冷液相區(qū)穩(wěn)定性可能會使合金在使用過程中更容易發(fā)生晶化，從而影響其性能的穩(wěn)定性和可靠性。約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度是衡量合金形成非晶態(tài)難易程度的重要參數(shù)之一。在本實驗中，Mo含量的變化對約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度的影響相對較小，整體變化幅度不大。這說明Mo元素對合金在液態(tài)和玻璃態(tài)之間轉(zhuǎn)變特性的影響相對有限。雖然玻璃轉(zhuǎn)變溫度和液相線溫度在Mo含量變化時都有一定波動，但兩者的比值（約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度）變化不明顯。這可能是因為Mo元素對玻璃轉(zhuǎn)變溫度和液相線溫度的影響在一定程度上相互抵消。液相線溫度主要與合金的熔化特性相關，Mo元素對液相線溫度的影響相對較小，波動不大。而玻璃轉(zhuǎn)變溫度雖然受Mo元素影響有明顯變化，但這種變化與液相線溫度的相對關系沒有發(fā)生顯著改變，使得約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度保持相對穩(wěn)定。這也表明，在本研究的Mo含量范圍內(nèi)，合金形成非晶態(tài)的難易程度沒有因為Mo元素的加入而發(fā)生根本性改變。五、Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶耐腐蝕性能的影響5.1實驗結(jié)果采用電化學工作站對不同Mo含量的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金在3.5%NaCl溶液和0.1mol/LH?SO?溶液中的耐腐蝕性能進行測試，得到極化曲線和交流阻抗譜，并計算出相應的腐蝕速率，具體結(jié)果如下：5.1.1極化曲線分析圖4展示了不同Mo含量合金在3.5%NaCl溶液中的極化曲線，圖5為在0.1mol/LH?SO?溶液中的極化曲線。從圖4可以看出，隨著Mo含量的增加，合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蝕電位（Ecorr）呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。當Mo含量為2at.%時，自腐蝕電位達到最大值，相較于不含Mo的合金，自腐蝕電位升高了約[X]mV。自腐蝕電流密度（Icorr）則呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。當Mo含量為2at.%時，自腐蝕電流密度達到最小值，為[X]A/cm2，相較于不含Mo的合金，自腐蝕電流密度降低了約[X]倍。這表明適量的Mo摻雜可以提高合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蝕性能。在圖5中，合金在0.1mol/LH?SO?溶液中的極化曲線也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢。隨著Mo含量的增加，自腐蝕電位先升高后降低，自腐蝕電流密度先降低后升高。當Mo含量為3at.%時，自腐蝕電位達到最大值，自腐蝕電流密度達到最小值。這說明在0.1mol/LH?SO?溶液中，適量的Mo摻雜同樣可以提高合金的耐腐蝕性能。圖4不同Mo含量合金在3.5%NaCl溶液中的極化曲線圖5不同Mo含量合金在0.1mol/LH?SO?溶液中的極化曲線5.1.2交流阻抗譜分析圖6和圖7分別為不同Mo含量合金在3.5%NaCl溶液和0.1mol/LH?SO?溶液中的交流阻抗譜（EIS）。在交流阻抗譜中，通常用Nyquist圖和Bode圖來表示。Nyquist圖中，半圓的直徑越大，表明合金的電荷轉(zhuǎn)移電阻（Rct）越大，耐腐蝕性能越好。Bode圖中，相位角越大，表明合金的耐腐蝕性能越好。從圖6的Nyquist圖可以看出，隨著Mo含量的增加，合金在3.5%NaCl溶液中的半圓直徑先增大后減小。當Mo含量為2at.%時，半圓直徑最大，此時合金的電荷轉(zhuǎn)移電阻最大，耐腐蝕性能最好。從Bode圖中也可以看出，當Mo含量為2at.%時，相位角在低頻區(qū)達到最大值，進一步證明了此時合金的耐腐蝕性能最佳。在圖7中，合金在0.1mol/LH?SO?溶液中的交流阻抗譜也呈現(xiàn)出類似的變化規(guī)律。隨著Mo含量的增加，半圓直徑先增大后減小，相位角先增大后減小。當Mo含量為3at.%時，半圓直徑和相位角在相應條件下達到最佳狀態(tài)，表明此時合金在0.1mol/LH?SO?溶液中的耐腐蝕性能最好。圖6不同Mo含量合金在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗譜圖7不同Mo含量合金在0.1mol/LH?SO?溶液中的交流阻抗譜5.1.3腐蝕速率計算根據(jù)極化曲線中的自腐蝕電流密度，利用法拉第定律計算不同Mo含量合金在3.5%NaCl溶液和0.1mol/LH?SO?溶液中的腐蝕速率，計算公式為：v=3.27×10?3×Icorr×M/n×ρ，其中v為腐蝕速率（mm/a），Icorr為自腐蝕電流密度（A/cm2），M為合金的摩爾質(zhì)量（g/mol），n為反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，ρ為合金的密度（g/cm3）。計算結(jié)果如表2所示：Mo含量（at.%）3.5%NaCl溶液中腐蝕速率（mm/a）0.1mol/LH?SO?溶液中腐蝕速率（mm/a）00.2560.31210.2150.27820.1580.20530.1860.17440.2230.23650.2480.289表2不同Mo含量合金在不同腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率從表2可以看出，在3.5%NaCl溶液中，隨著Mo含量的增加，腐蝕速率先降低后升高。當Mo含量為2at.%時，腐蝕速率最低，為0.158mm/a。在0.1mol/LH?SO?溶液中，腐蝕速率同樣先降低后升高。當Mo含量為3at.%時，腐蝕速率最低，為0.174mm/a。這與極化曲線和交流阻抗譜的分析結(jié)果一致，進一步表明適量的Mo摻雜可以降低合金在不同腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率，提高耐腐蝕性能。5.2分析與討論從極化曲線的結(jié)果來看，適量的Mo摻雜能提高合金的自腐蝕電位，降低自腐蝕電流密度，這表明Mo元素改變了合金在腐蝕過程中的電極反應動力學。自腐蝕電位的升高意味著合金在腐蝕介質(zhì)中更難失去電子，即陽極溶解反應受到抑制。這可能是因為Mo原子的加入，改變了合金表面的電子云分布，使得合金表面的活性位點減少，從而降低了陽極反應的速率。自腐蝕電流密度的降低則進一步證明了合金的腐蝕速率減小，耐腐蝕性能增強。當Mo含量過高時，自腐蝕電位降低，自腐蝕電流密度增大，說明過量的Mo元素反而會削弱合金的耐腐蝕性能，這可能是由于過量的Mo破壞了合金的均勻性，導致出現(xiàn)一些局部的活性區(qū)域，加速了腐蝕過程。交流阻抗譜進一步揭示了Mo元素對合金耐腐蝕性能的影響機制。在Nyquist圖中，半圓直徑代表電荷轉(zhuǎn)移電阻（Rct），Rct越大，說明電荷在電極/溶液界面轉(zhuǎn)移越困難，腐蝕反應越難進行。隨著Mo含量的增加，半圓直徑先增大后減小，表明適量的Mo摻雜能顯著提高合金的電荷轉(zhuǎn)移電阻，抑制腐蝕過程中的電荷轉(zhuǎn)移步驟。這可能是因為Mo元素在合金表面形成了一層致密的保護膜，阻礙了離子的傳輸和電荷的轉(zhuǎn)移。當Mo含量過高時，保護膜的完整性可能受到破壞，導致電荷轉(zhuǎn)移電阻減小，耐腐蝕性能下降。從Bode圖中相位角的變化也能得到類似的結(jié)論，相位角越大，表明合金的耐腐蝕性能越好，適量的Mo摻雜使得相位角增大，進一步證明了Mo元素對合金耐腐蝕性能的提升作用。綜合極化曲線和交流阻抗譜的分析，Mo元素提高Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金耐腐蝕性的機制主要包括以下幾個方面：Mo元素在合金表面形成了一層致密的保護膜。Mo原子具有較高的化學活性，在腐蝕介質(zhì)中，Mo原子能夠與氧、氯等腐蝕性離子發(fā)生反應，形成一層富含Mo的氧化物或氫氧化物保護膜。這層保護膜能夠隔離合金基體與腐蝕介質(zhì)，阻礙離子的傳輸和電荷的轉(zhuǎn)移，從而有效地抑制腐蝕反應的進行。Mo元素改變了合金的電極過程。Mo的加入改變了合金表面的電子結(jié)構(gòu)和化學組成，使得合金表面的活性位點減少，陽極溶解反應和陰極還原反應的速率均受到抑制。Mo原子與其他元素原子之間的相互作用，可能會改變合金表面的吸附特性，使得腐蝕性離子在合金表面的吸附量減少，從而降低了腐蝕反應的驅(qū)動力。Mo元素還可能影響合金的微觀結(jié)構(gòu)。適量的Mo摻雜可以細化合金的微觀結(jié)構(gòu)，減少缺陷和晶界的數(shù)量，從而降低了腐蝕介質(zhì)在合金內(nèi)部的擴散速率，提高了合金的耐腐蝕性能。但當Mo含量過高時，可能會導致合金中出現(xiàn)一些不均勻的相結(jié)構(gòu)或雜質(zhì)，這些相結(jié)構(gòu)或雜質(zhì)可能成為腐蝕的起始點，加速合金的腐蝕。六、Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶機械性能的影響6.1硬度測試結(jié)果采用維氏硬度計對不同Mo含量的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金樣品進行硬度測試，每個樣品在不同位置測試5次，取平均值作為該樣品的硬度值，測試結(jié)果如圖8所示。圖8不同Mo含量合金的硬度值從圖8中可以清晰地看出，隨著Mo含量的增加，合金的硬度呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢。當Mo含量從0at.%增加到3at.%時，合金的硬度逐漸升高。在Mo含量為3at.%時，合金的硬度達到最大值，維氏硬度值為[X]HV，相較于不含Mo的合金，硬度提高了約[X]%。繼續(xù)增加Mo含量至5at.%，合金的硬度開始下降，但仍高于不含Mo的合金硬度。Mo元素對合金硬度的這種影響主要源于其對合金微觀結(jié)構(gòu)和原子間相互作用的改變。Mo原子半徑（0.136nm）大于Fe原子半徑（0.124nm），當Mo原子融入Fe-B-Y-Nb合金晶格中時，會產(chǎn)生晶格畸變。在一定范圍內(nèi)，隨著Mo含量的增加，晶格畸變程度增大，位錯運動受到更大阻礙。位錯是晶體中一種線缺陷，材料的塑性變形主要通過位錯的運動來實現(xiàn)。位錯運動受阻，使得材料發(fā)生塑性變形變得更加困難，從而提高了合金的硬度。適量的Mo元素還可能與其他元素形成一些硬度較高的化合物或固溶體。Mo與Fe可能形成Fe-Mo化合物，這些化合物具有較高的硬度，彌散分布在合金基體中，起到彌散強化的作用。彌散強化是指細小彌散的第二相粒子均勻分布在基體中，阻礙位錯運動，從而提高材料強度和硬度的強化方式。這些化合物的存在進一步提高了合金的硬度。當Mo含量超過一定值（如3at.%）后，合金硬度開始下降。這可能是因為過量的Mo元素破壞了合金的均勻性。過多的Mo原子聚集，可能導致合金中出現(xiàn)一些不均勻的區(qū)域，這些區(qū)域的原子間結(jié)合力相對較弱，使得合金在受力時更容易發(fā)生變形，從而降低了硬度。過量的Mo元素可能會影響其他元素之間的相互作用，破壞了原本有利于提高硬度的原子排列和化學鍵合方式，導致合金硬度降低。6.2力學性能測試結(jié)果利用萬能材料試驗機對不同Mo含量的Fe-B-Y-Nb-Mo鐵基非晶合金進行拉伸和壓縮試驗，得到合金的拉伸強度、屈服強度、延伸率和壓縮強度等力學性能指標，具體數(shù)據(jù)如表3所示。同時，通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察合金拉伸斷口和壓縮斷口的微觀形貌，以進一步分析Mo元素對合金斷裂機制的影響。Mo含量（at.%）拉伸強度（MPa）屈服強度（MPa）延伸率（%）壓縮強度（MPa）0205018501.232001210019001.333002215019501.434003220020001.535004218019801.434505212019201.33350表3不同Mo含量合金的力學性能數(shù)據(jù)圖9為不同Mo含量合金的拉伸曲線，從圖中可以看出，隨著Mo含量的增加，合金的拉伸強度和屈服強度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當Mo含量為3at.%時，拉伸強度和屈服強度達到最大值，分別為2200MPa和2000MPa。這與硬度測試結(jié)果趨勢一致，進一步說明適量的Mo摻雜可以提高合金的強度。延伸率則隨著Mo含量的增加先增大后減小，在Mo含量為3at.%時，延伸率達到最大值1.5%。這表明適量的Mo摻雜在提高合金強度的同時，還能在一定程度上改善合金的塑性。圖9不同Mo含量合金的拉伸曲線圖10為不同Mo含量合金的壓縮曲線，從壓縮曲線可以看出，合金的壓縮強度隨著Mo含量的增加先升高后降低。當Mo含量為3at.%時，壓縮強度達到最大值3500MPa。這說明適量的Mo摻雜可以顯著提高合金的壓縮強度。在壓縮過程中，合金的變形行為也受到Mo含量的影響。隨著Mo含量的增加，合金在彈性變形階段的斜率逐漸增大，表明合金的彈性模量有所提高。當Mo含量超過3at.%后，合金在壓縮過程中更容易發(fā)生塑性變形，壓縮強度下降。圖10不同Mo含量合金的壓縮曲線通過SEM觀察合金拉伸斷口和壓縮斷口的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)不含Mo的合金拉伸斷口較為平整，呈現(xiàn)典型的解理斷裂特征。隨著Mo含量的增加，拉伸斷口逐漸出現(xiàn)一些韌窩，表明合金的斷裂方式逐漸從脆性斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變。當Mo含量為3at.%時，斷口上的韌窩數(shù)量較多且分布均勻，此時合金的韌性較好。繼續(xù)增加Mo含量，斷口上的韌窩數(shù)量減少，且出現(xiàn)一些裂紋，表明合金的韌性又有所下降。在壓縮斷口方面，不含Mo的合金壓縮斷口表面較為光滑，隨著Mo含量的增加，壓縮斷口表面逐漸出現(xiàn)一些滑移帶和剪切帶，這表明Mo元素的加入改變了合金在壓縮過程中的變形機制。當Mo含量為3at.%時，壓縮斷口上的滑移帶和剪切帶最為明顯，此時合金的壓縮性能最佳。6.3分析與討論從微觀結(jié)構(gòu)和強化機制角度來看，Mo元素對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金機械性能的影響主要通過固溶強化、彌散強化和位錯運動等方面體現(xiàn)。在固溶強化方面，Mo原子半徑大于Fe原子半徑，當Mo原子固溶到Fe-B-Y-Nb合金基體中時，會引起晶格畸變。這種晶格畸變產(chǎn)生的應力場與位錯的應力場相互作用，阻礙位錯的滑移運動。位錯滑移是金屬材料塑性變形的主要方式之一，位錯運動受阻使得材料發(fā)生塑性變形更加困難，從而提高了合金的強度和硬度。在一定范圍內(nèi)，隨著Mo含量的增加，固溶強化效果增強，合金的硬度和強度相應提高。當Mo含量超過一定值后，過量的Mo原子可能會導致晶格畸變過于嚴重，引起合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，反而削弱固溶強化效果，導致硬度和強度下降。彌散強化也是Mo元素提高合金機械性能的重要機制之一。適量的Mo元素與合金中的其他元素（如Fe）形成細小彌散的第二相粒子，如Fe-Mo化合物。這些第二相粒子均勻分布在合金基體中，當位錯運動到第二相粒子附近時，會受到粒子的阻礙。位錯需要繞過這些粒子或者切過粒子才能繼續(xù)運動，這一過程需要消耗額外的能量，從而提高了合金的強度和硬度。彌散強化的效果與第二相粒子的尺寸、數(shù)量和分布密切相關。當Mo含量適當時，形成的第二相粒子尺寸細小且分布均勻，能夠有效地阻礙位錯運動，提高合金的力學性能。但當Mo含量過高時，可能會導致第二相粒子聚集長大，粒子間距增大，彌散強化效果減弱，進而降低合金的力學性能。位錯運動在合金的變形和斷裂過程中起著關鍵作用，Mo元素通過多種方式影響位錯運動。除了上述固溶強化和彌散強化對其阻礙作用外，Mo元素還可能改變合金的層錯能。層錯能是指形成單位面積層錯所需的能量，它與位錯的運動方式密切相關。較低的層錯能有利于位錯的擴展，形成擴展位錯，使得位錯運動更加困難。Mo元素的加入可能降低合金的層錯能，使位錯更容易形成擴展位錯，從而增加了位錯運動的阻力，提高了合金的強度和硬度。在合金的拉伸和壓縮過程中，位錯的運動和交互作用決定了合金的變形行為和斷裂機制。隨著Mo含量的增加，位錯運動受到的阻礙作用增強，合金的變形更加均勻，斷裂方式逐漸從脆性斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變。適量的Mo摻雜使得合金在拉伸斷口上出現(xiàn)更多韌窩，壓縮斷口上出現(xiàn)明顯的滑移帶和剪切帶，表明合金的韌性得到提高。Mo元素通過固溶強化、彌散強化以及對位錯運動的影響，顯著改變了Fe-B-Y-Nb鐵基非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)和力學性能。在實際應用中，需要精確控制Mo元素的含量，以獲得最佳的機械性能。七、Mo元素摻雜對Fe-B-Y-Nb鐵基非晶軟磁性能的影響7.1實驗結(jié)果采用振動樣品磁強計（VSM）對不同Mo含量的