高压下Fe84Nb4W3B9纳米晶软磁块体合金的制备

采用机械合金化(MA)法和低温高压快速烧结工艺制备了Fe84Nb4W3B9软磁合金粉末及其块体合金,并研究了粉末的晶粒尺寸、热稳定性和块体合金的相组成,晶粒大小以及相对密度与烧结条件的关系.结果表明(1)MA60h后,可获得单相α-Fe纳米晶(8.6nm)过饱和固溶体粉末(2)在MA粉末DSC升温曲线中,分别出现3个强弱不一的放热峰,依次发生了畸变的纳米晶过饱和固溶体的结构弛豫、纳米晶粒长大以及固溶体的相分解过程;(3)在P=5.5GPa,t=3min的烧结条件下,当Pw≥980W后,可获得相对密度98.2%以上、单相α-Fe纳米晶(20.3nm)块体合金,其磁性能为比饱和磁化强度Ms=154.0emu·g-1,矫顽力Hc=7.474×103A·m-1.     

高压下Fe84Nb7B9纳米晶软磁块体合金的形成

采用机械合金化(MA)以及低温高压烧结工艺制备了Fe84Nb7B9软磁合金粉末及其块体合金,并利用XRD、DSC、SEM对MA合金粉末和块体合金的相结构、晶粒大小以及组织的热稳定性进行了研究.结果表明:经过15h MA后,可获得单相bcc结构的粒径小于10nm的纳米晶过饱和固溶体粉末; 在常压状态下,单相纳米晶过饱和固溶体合金在温度小于550℃时具有良好的组织热稳定性,温度小于770℃时具有良好的相热稳定性; 在p=5.5GPa,t=3min条件下,当Pw≥820W时,可获得相对密度大于98.4%、单相bcc结构的纳米晶(粒径小于10nm)块体合金.     

Fe73.5 Cu1 Nb3 Si13.5 B9机械合金化纳米晶粉末的特种烧结及磁性能

研究了放电等离子烧结和高压烧结工艺条件对MA Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉末的烧结块体合金的组织结构与磁性能的影响.结果表明:球磨70 h后,获得了单相a-Fe纳米晶(约9.5 rm)过饱和固溶体粉末;DSC升温曲线中,出现4个不同强度的放热峰,依次发生了纳米晶过饱和固溶体的结构弛豫、非晶晶化以及过饱和固溶体相析出等过程,且相析出过程分两个阶段完成;在p=30 MPa,t=5 min放电等离子烧结(SPS)条件下,当温度达到1 050℃后,可获得相对密度为98.9%、主相为α-Fe的纳米晶(100nm)块体合金,其中,B3=1.34 T,Hc=7.34 kA/m,在p=5.5 GPa,t=5 min条件下,当Pw=1 150 W后,可获得相对密度约99.1%、单相α-Fe纳米晶(21.4 nm)块体合金,其中,Bs=1.14 T,Hc=8.22 kA/m.     

Hot-press sintering of MA Fe-based nanocrystalline／amorphous soft magnetic powder

Microstructures and magnetic properties of Fe84 Nb7 B9, Fe80 Ti8 B12 and Fe32 Ni36 (Nb/Ⅴ) 7 Si8 B17 powders and their bulk alloys prepared by mechanical alloying(MA) method and hot-press sintering were studied. The results show that: 1) After MA for 20 h, nanocrystalline bcc single phase supersaturated solid solution forms in Fe84-Nb7 B9 and Fe8o Ti8 B12 alloys, amorphous structure forms in Fe32 Ni36 Nb7 Si8 B17 alloy, duplex microstructure composed of nanocrystalline γ-(FeNi) supersaturated solid solution and trace content of Fe2B phase forms in Fe32 Ni36-V7 Si8 B17 alloy. 2) The decomposition process of supersaturated solid solution phases in Fe84 Nb7 B9 and Fe80 Ti8 B12alloys happens at 710 -780 ℃, crystallization reaction in Fe32 Ni36 Nb7 Si8 B17 alloy happens at 530 ℃ (the temperature of peak value) and residual amorphous crystallized further happens at 760 ℃ (the temperature of peak value), phase decomposition process of supersaturated solid solution at 780 ℃ (the temperature of peak value) and crystallization reaction at 431 ℃ (the temperature of peak value) happens in Fe32 Ni36 V7Si8B17 alloy. 3) under 900 ℃, 30 MPa,0.5 h hot-press sintering conditions, bulk alloys with high relative density(94.7%- 95.8%) can be obtained. Except that the grain size of Fe84 Nb7B9 bulk alloy is large, superfine grains (grain size 50 - 200 nm) are obtained in other alloys. Except that single phase microstructure is obtained in Fe80 Ti8B12 bulk alloy, multi-phase microstructures are obtained in other alloys. 4) The magnetic properties of Fe80 Ti8 B12 bulk alloy(Bs = 1.74 T, Hc = 4.35 kA/m) are significantly superior to those of other bulk alloys, which is related to the different phases of nanocrystalline or amorphous powder formed during hot-press sintering process and grain size.     

Fe86Zr5Nb6B3非晶合金超高压烧结

借助XRD，DSC，TEM等分析手段，研究了Fe86Zr5Nb6B3快淬带球磨粉末的热稳定性以及高压烧结条件对块体合金的相组成和晶粒尺寸的影响。结果表明：（1）球磨快淬粉末仍为非晶态，其晶化温度约510℃，该晶化过程的表观激活能庐219．5kJ／mol：（2）在5．5GPa，3min烧结条件下，当Pw=1150W后，获得了相对密度为99．1％，单相α-Fe纳米晶（20．6rim）块体合金：（3）在5．5GPa，1150W烧结条件下，当t延长至25min后，α-Fe相纳米晶粒尺寸长大到28.7nm；（4）在5．5GPa，1150W，5min烧结条件下，纳米晶块体合金的饱和磁感应强度Bs=1．26T，矫顽力Hc=4．27kA．m^-1。     

高压下Fe78Si9B13纳米晶块体合金的制备

借助XRD、DTA等分析手段,研究了快淬Fe78Si9B13非晶带的热稳定性,分析了高压烧结条件对球磨非晶粉末烧结获得的块体合金相对密度和晶粒尺寸的影响。结果表明：该非晶合金中,a—Fe相初始晶化温度为469℃,Fe2B第二相初始析出温度为509℃;在P=5．5GPa高压烧结条件下,随着烧结功率Pw的增加,块体合金的a-Fe相晶粒尺寸D逐渐增大,在10．3～14．2nm之间;块体合金的相对密度也随烧结功率Pw升高而增大,当Pw=1207W时,获得了相对密度为99．6％的a—Fe单相纳米晶块体合金,其饱和磁化强度Js=1．52T,矫顽力Hc=1．9kA／m。     

退火温度对Fe-Co-(Nb,V)-B-Cu非晶合金组织及软磁性能的影响

采用单辊旋淬法制备出Fe69Co8Nb7-xVxB15Cu1(x=0,2,5,7)系列非晶合金,将非晶合金在不同温度进行退火,通过X射线衍射仪、透射电镜和B-H磁滞回线仪对退火后合金的微观组织和软磁性能进行分析。结果表明:退火温度对合金的微观组织和软磁性能影响显著,当TaTg时,由于结构弛豫,内应力的释放,非晶合金的矫顽力(Hc)降低;当Tx1TaTx2时,由于bcc结构α-Fe(Co)纳米晶相的析出,合金的饱和磁感应强度(Bs)明显增大;当TaTx2时,由于α-Fe(Co)晶粒粗化和非磁性相的析出,合金的软磁性能急剧恶化。其中Fe69Co8Nb5V2B15Cu1非晶合金在580℃退火1 h,表现出极为优异的软磁性能,其Bs=1.15 T,Hc=0.9928 A/m,μi=48460,而Fe69Co8V7B15Cu1非晶合金在650℃退火1 h,则发生软磁到硬磁性能的转变。     

Fe79Zr9B12和Fe76Zr9B15合金的晶化行为和磁性能

采用单辊快淬法制备Fe79Zr9B12和Fe76Zr9B15非晶合金薄带,并对两合金进行不同温度下热处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究Fe79Zr9B12合金和Fe76Zr9B15合金的晶化行为和磁性能。结果表明,Fe79Zr9B12合金和Fe76Zr9B15合金的晶化激活能分别为404.42 kJ/mol和370.75 kJ/mol。晶化初期,有α-Mn型相和α-Fe相从Fe79Zr9B12非晶合金基体中析出,Fe23B6型相和α-Fe相从Fe76Zr9B15非晶合金基体中析出。α-Mn型相和Fe23B6型相均为亚稳相,进一步高温热处理后,α-Mn型相转变为α-Fe相,Fe23B6型相转变为α-Fe相、Fe2B相和Fe3B相。Fe79Zr9B12合金的矫顽力(Hc)在600℃退火后突然增大,继续高温退火,Hc下降;Fe76Zr9B15合金的Hc随着退火温度的升高持续增大。两种合金矫顽力随退火温度的变化与退火后合金的微观结构密切相关。     

Fe64-xCoxNd7B25Nb4（x=0～40）块体合金的晶化过程和磁性能研究

采用铜模吸铸法制备了Fe64-xCoxNd7B25Nb4(x=0～40)块体合金,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和振动样品磁强计(VSM)研究了该体系合金的非晶形成能力、晶化过程和磁性能。结果表明:Fe64-xCoxNd7B25Nb4(x=0～40)块体合金具有良好的非晶形成能力。在Co含量为0at%～40at%范围内,合金基本为非晶态。该系合金铸态时为软磁性,晶化处理后则表现为硬磁性。随着Co含量的不同,合金的晶化行为和晶化后的产物及对应的磁性能均有明显的变化。不含Co元素时,合金发生两级晶化反应;晶化过程中出现了亚稳相Fe23B6,随着退火温度的升高,Fe23B6分解为Fe3B和α-Fe相。添加Co元素后,合金只发生一级晶化反应。Co含量为20at%的合金在1 003 K退火后,内禀矫顽力高达1 164 kA/m。     

Effect of Copper and Niobium Addition on Crystallization Kinetics in Fe-Cu-Nb-Si-B Alloys

在差热扫描分析仪上以不同加热速率测试非晶 Fe78Si11B9和纳米晶 Fe73.5Cu1B7Si15.5Nb3合金晶化情况,采用Kissinger方程计算非晶Fe78Si11B9合金的激活能为(370±3) kJ,Fe73.5Cu1B7Si15.5Nb3纳米晶第一晶化相的激活能为(295±5) kJ;提出纳米晶Fe73.5Cu1B7Si15.5Nb3合金初晶相激活能较低与率先析出的Cu簇刺激晶化相析出有关;分析了Cu簇的析出动力学,计算出Fe73.5Cu1B7Si15.5Nb3合金在773 K保温3600 s时Cu簇的生长平均半径为3 nm,在773 K保温2.5 h时,最大析出体积密度为3.7 ×1024/m3;计算结果与K. Hono试验观察结果一致(在 673 K保温 3600 s,平均半径3 nm,析出Cu簇的密度数量级在1024/m3)。     

展示磁场空间分布的磁性液体系列装置研制

根据磁性液体在外加磁场条件下特殊的形状变化,利用自制的磁性液体制作了系列展示磁场空间分布的装置。该系列装置可以生动地三维展示磁场的空间分布,激发学生学习相关科学文化知识的热情。     

磁屏蔽对内圆磁力研磨加工影响的研究

在分析内圆磁力研磨加工原理的基础上，通过建立适量的假设条件，简化了磁力研磨加工区域中的磁场，利用拉普拉斯方程及必要的边界条件推导出在磁场中圆柱腔内、外磁感应强度的近似关系，并对不同壁厚的45钢圆柱管进行对比试验，结果表明内圆磁力研磨加工只适合加工薄壁磁性材料圆管工件。     

钛的世纪回眸与展望

综述了１９９７年～１９９８年间若干磁性功能材料在研究和应用方面的若干新进展。这些新进展包括：（１）非晶和纳米晶软磁材料;（２）新的磁效应的的磁性功能材料：（３）磁共振成象在显示生物活休生等上的应用;（４）磁力显微镜的新应用;（５）磁浮火车从研究、试验和走向应用。     

EFFECT OF TEMPERING IN PULSE MAGNETIC FIELD ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH SPEED STEEL

Using a self-made pulse magnetic field heat treatment equipment with low or medium intensi-ty,the tempering process of high speed steel W6Mo5Cr4V2 was investigated.It was foundthat the secondary hardening process and the transformation of retained austenite for the steelwere accelerated by the pulse magnetic field,and the tempering period could be reduced tohalf of the original.It was shown by the analyses of X-ray and eletron microscopy that theprecipitation of carbides becomes more homogeneous and dispersive,and the tetragonality ofmartensite increases obviousely,which causes the improvement of hardness and red-hardnessfor the steel.It was confirmed that the service life of tools as centre bits,screw taps andpunches for nuts could be increased by 0.4 to 1.4 times by the tempering in magnetic field.     

磁性磨料在磁力研磨加工中受磁场力作用的研究

针对国内在磁力研磨加工机理领域上研究的不足，论文在磁力研磨加工原理的基础上，利用建立磁场图的方法，对磁力研磨加工中磁性磨料所受的磁场力进行了理论上的分析和推导，结果表明磁场对磁性磨料的作用力大小与磁性磨料的粒度、磁性磨料的磁化率、加工区域的磁场强度、磁通集中情况以及磁场梯度有着重大的关系。     

2003-2004年磁性功能材料及应用研究新进展

本综述性论文开始写于1996年，其后每年撰写。本年综述的内容包含：（1）磁性超薄膜；（2）巨磁电阻材料；（3）磁显微术及其应用；（4）软磁铁氧体材料；（5）磁流体材料。     

Magnetic leakage field due to sub-surface defects in ferromagnetic specimens

This paper describes analytical expressions for the magnetic leakage field of two types of internal defects: two dimensional rectangular and elliptical defects as functions of the applied magnetic field strength, the defect size and the distance below the surface. In this study, the magnetic image effects from the spatial boundary and the defect boundary are taken into consideration. That is, the leakage field of rectangular-like defects or elliptically shaped defects ‘below the surface’ are derived by using the modified dipole model and image theory. The profiles and strengths of leakage fields calculated from the proposed analytical forms are presented under various conditions and compared with experimentally measured ones.     

软磁合金的磁特性

通过对软磁合金在直流与交流磁化条件下的磁性能参数的测量、分析、比较,研讨了高磁导率合金的直流与交流磁特性之间的差异,找到了影响铁芯磁性能的原因。对如何提高软磁合金产品质量作了一些具有应用价值的探讨,以供软磁材料的研制、开发及应用时作参考。     

低,中强度脉冲磁场回火对高速钢的组织和性能的影响

用自制的低、中强度脉冲磁场(25—100kA/m)热处理设备对高速钢的回火进行了系统的研究。发现,高速钢在脉冲磁场中回火可显著加速二次硬化过程,促进残余奥氏体转变,使回火时间缩短一半以上。X射线和电镜分析表明:脉冲磁场回火不仅使马氏体中合金碳化物的析出更加均匀弥散,而且使马氏体的正方度明显升高,从而赋于高速钢更高的硬度和红硬性。并经生产实际考核证明,经脉冲磁场回火的高速钢中心钻、丝锥和螺帽孔冲头的服役寿命平均提高40—140%。     

磁力轴承支承特性的影响因素研究

磁悬浮转子动态特性是磁力轴承支承与转子动力学综合作用的结果，其好坏不仅决定悬浮能否实现，而且还直接影响其动态性能和转子的回转精度。因此开展对磁悬浮支承技术的研究，为磁悬浮转子技术应用于工业提供技术储备和可能性，具有重要的理论价值和现实意义。文章首先提出了磁悬浮转子支承磁刚度、磁阻尼的概念，并推导出其计算公式；接着采用频域等效法系统地分析了频率、转子质量、传感器、滤波、功率放大器等环节对磁刚度、磁阻尼的影响。