室温乙醇中化学镀Tb-Fe-Ni-B合金及磁性研究

通过室温化学镀方法制备Tb-Fe-Ni-B合金薄膜材料,利用SEM、XRD、VSM等仪器对Tb-Fe-Ni-B合金镀层结构及性能进行了检测和分析。结果表明,与非晶态的Fe-Ni-B合金镀层相比,在氩气氛围内不同温度下热处理60 min后,该镀层转变为含有FeNi_3、Fe_3B、Fe_(4.5)Ni_(8.5)B_6、Ni_4B_3、NiB_3、Tb_3Ni_3B_2、Fe_2Tb、TbNi_2的晶型结构。铽的加入有效提高镀层的平整性,经热处理后,微晶结构的Tb-Fe-Ni-B合金镀层具有较高的饱和磁化强度和磁导率,较低的剩余磁化强度和矫顽力,显示出了良好的软磁性能。     

粉末粘结工艺对La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.45)Si_(1.55)H_(1.8)合金磁热性能的影响

研究了La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.45)Si_(1.55)H_(1.8)合金及其粉末粘结样品的磁热性能,通过在吸氢后粉末化的合金中加入一定量的粘接剂,制备出块状的化合物,利用X射线衍射物相分析(XRD)和振动样品磁强计(VSM)测量了合金吸氢前后的相结构和磁性曲线。研究表明,粘结后的样品主相仍然为NaZn_(13)型立方结构,同时材料中存在少量的杂相α-Fe。氢原子进入晶格间隙导致合金的居里温度明显升高,但氢化物合金及其粉末粘结样品的最大等温磁熵变降低相比吸氢前更明显,一级相变特征减弱。粉末粘结样品的居里温度略微降低于氢化物合金。粘结化合物的最大等温磁熵变相对于氢化物合金也略微降低,但与二级相变金属Gd比仍保持较高的磁热性能。悬浮熔炼的La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.45)Si_(1.55)合金经1070℃退火处理144 h后样品居里温度190 K,最大磁熵变为11.82 J/(kg·K),经320℃和0.03 MPa压力吸氢6 h后,居里温度提高到335 K,最大磁熵变为6.7 J/(kg·K)。粘结氢化物在250 MPa压力下成型5 min后,获得样品的最大磁熵变为6.05 J/(kg·K),居里温度为331 K。     

放氢温度对吸氢后La_(1-x)Ce_xFe_(11.44)Si_(1.56)合金磁热性能的影响

利用X射线衍射仪(XRD)和VSM测量La_(1-x)Ce_xFe_(11.44)Si_(1.56)合金吸氢前后的相结构及磁性曲线,利用DSC测量了La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.44)Si_(1.56)Hy的热重曲线。结果表明,La_(1-x)Ce_xFe_(11.44)Si_(1.56)合金及其氢化物的主相均为NaZn_(13)型立方结构,吸氢后合金的居里温度明显升高,在室温空气中放置一段时间后,仍能保持良好的稳定性;La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.44)Si_(1.56)Hy合金约从483 K到708 K一直处于失重状态,氢化物的失重率为0.19%;通过提高放氢温度,La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.44)Si_(1.56)Hy合金的居里温度降低,放氢温度每提高10 K居里温度下降10 K左右,但对合金的等温磁熵变影响很小,熵变最小的样品与无放氢样品的熵变相差仅0.616 J/(kg·K)。     

La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.7-x)Mn_xSi_(1.3)H_y合金及其粘结合金的磁热性能

用高频悬浮炉制备了La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.7-x)Mn_xSi_(1.3)系列合金,在1363 K下退火144 h,退火后的样品在温度为593 K、压力为0.03 MPa的氢气氛围中饱和吸氢。吸氢后的样品磨成粉末,采用粉末粘结的方法制备成块状磁工质。采用XRD及SEM分析了样品的组织结构,观察样品的表面形貌,并用VSM测试样品的磁性能。实验结果表明,随着Mn含量的增加,氢化物的居里温度降低,材料的居里温度在室温范围内连续可调,同时磁热效应有所降低;粘结后的样品具有较大磁热效应,力学性能良好。     

微量元素Al对La_(0.75)Ce_(0.25)Fe_(11.51)Mn_(0.24)Si_(1.25)H_y合金磁热效应与制冷能力的影响

采用高频悬浮熔炼炉制备了La_(0.75)Ce_(0.25)Fe_(11.51)Mn_(0.24)Si_(1.25)Al_(0.3)和La_(0.75)Ce_(0.25)Fe_(11.51)Mn_(0.24)Si_(1.25)合金样品。样品在0.05 MPa压力、598 K氢气中吸氢至饱和。经X射线衍射及SEM分析La_(0.75)Ce_(0.25)Fe_(11.51)Mn_(0.24)Si_(1.25)Al_(0.3)H_y样品为NaZn_(13)型结构。研究结果表明,在1.5 T磁场下,La_(0.75)Ce_(0.25)Fe_(11.51)Mn_(0.24)Si_(1.25)Al_(0.3)H_y合金样品的等温磁熵变ΔS_M为9.06 J/(kg·K),直接测量的样品绝热温变为2.53 K,均比不含Al元素的La_(0.75)Ce_(0.25)Fe_(11.51)Mn_(0.24)Si_(1.3)H_y略低;但磁熵变ΔS_M和绝热温变ΔT_(ad)的半峰宽δT均大幅提高;同时,合金制冷能力提高。     

Fe-Ni合金薄膜组成准确测量的XPS研究

利用X射线光电子能谱(XPS)技术进行了Fe-Ni合金薄膜组成的准确测量研究,考察了3种不同来源的相对灵敏度因子对同一测试样品测量结果的影响。试验结果表明:通过纯Fe和纯Ni薄膜测得、仪器软件自带、Fe-Ni合金薄膜标准物质测得的相对灵敏度因子计算得到的Fe-Ni合金薄膜组成(Fe的摩尔分数)分别为43.23%,47.39%和49.91%。通过Fe-Ni合金薄膜标准物质(与测试样品具有相似组成)测得的相对灵敏度因子来计算测试样品的元素组成时,可以获得更加准确、有效的测量结果(Fe的摩尔分数为49.91%),这与国际关键比对CCQM-K67参考值(50.02%)相一致;测量结果不确定度优于3%。此外,通过氩离子刻蚀技术能够很好地去除样品表面含碳污染物和金属氧化物。     

聚乙烯还原氧化镍制备Ni-C微粉析氢催化剂的研究

利用聚乙烯(PE)与Ni_2O_3混合后在氩气气氛下反应制备Ni-C微粉。探究质量混合比与反应温度对Ni-C微粉生成及性能的影响。采用同步热分析仪(TG-DSC)监测反应过程,Ni-C微粉的物相组成和微观形貌由XRD和SEM-EDS确定,Ni-C微粉析氢催化性能由电化学工作站测试(Parstat 3000A)。研究表明,PE与Ni_2O_3混合物在加热过程中PE熔化后与Ni_2O_3反应。温度高于1 073K条件下,固相产物由镍、碳单质组成。固相产物的镍含量随样品中Ni_2O_3含量升高而升高;温度升高使镍单质的团聚程度增大。样品PE/Ni_2O_3=1/3在1 073K下所得Ni-C微粉优于铂片的析氢催化性能,低于铂片电极的过电势。在1 000次循环伏安测试后仍保持了良好的析氢催化效果。     

Dy替代Y对Y_(1-x)Dy_xCrO_3体系磁性质的影响

用固相反应法制备了Y1-xDyxCrO3(x=0,0.1)多晶样品。通过X射线衍射(XRD)图谱检测了样品的结构,测量了样品的磁性,作了磁化强度-温度(M-T)曲线、磁化强度-磁场(M-H)曲线,研究了Dy3+替代Y3+对Y1-xDyxCrO3体系磁性质的影响。结果表明,Dy3+替代多铁性YCrO3中的Y3+对YCrO3的磁性有效大影响。YCrO3在奈尔温度TN=139 K以下呈倾角反铁磁,显示弱铁磁性;Dy3+替代Y3+后的Y0.9Dy0.1CrO3样品,在50 KT142 K温区,少量Dy3+在两相邻Cr3+产生的倾角反铁磁内场作用下沿内场反方向排列,使铁磁性减弱;在T50 K温区,Dy3+-O2--Dy3+层的铁磁性与Cr3+-O2--Cr3+层的铁磁性耦合,铁磁性增强。     

热处理对添加少量Cr、Fe的Ti-Ni合金组织和力学性能的影响

采用真空熔炼法制备Ti_(45)Ni_(55)Cr_(0.3)和Ti_(45)Ni_(52)Fe_3合金(元素含量为摩尔分数)铸锭,对其进行均匀化处理以及850℃/1 h固溶和水淬后,分别采用3种不同的工艺进行热处理:1)850℃/1 h固溶,2)375℃/1 h时效,3)25%冷轧+375℃/1 h退火,研究热处理工艺对合金的相变特性、力学性能、内耗性能和微观组织的影响。结果表明,Ti_(45)Ni_(55)Cr_(0.3)和Ti_(45)Ni_(52)Fe_3合金的基体均由B2与R相组成;Ti_(45)Ni_(55)Cr_(0.3)合金经过375℃/1 h时效或25%冷轧+375℃/1 h退火处理后,析出Cr3Ni2粒子,时效后抗拉强度为1 385 MPa,时效升温过程的峰值内耗达到0.53;Ti_(45)Ni_(52)Fe_3合金经过25%冷轧+375℃/1 h退火后析出Ti3Ni4相,抗拉强度为770 MPa;与其它热处理工艺的升温过程相比,Ti_(45)Ni_(52)Fe_3合金的时效升温过程峰值内耗最高,达到0.158;降温过程中,Ti_(45)Ni_(55)Cr_(0.3)合金在时效降温过程中发生B2→R→M相变,退火的降温过程中发生B2?R相变,而Ti_(45)Ni_(52)Fe_3合金在退火的降温过程中发生B2→R→M相变。     

铬和铌对Fe-Si-B系非晶态合金超精细场分布的影响

本工作用磁性测量和穆斯堡尔谱在78～300K温度范围内研究了Fe_(78)Cr_5-Si_5B_(12)和Fe_(78)Nb_5Si_5B_(12)非晶合金的磁超精细相互作用和其磁性。观测到了含Cr非晶合金磁超精细相互作用的异常行为。其超精细场的分布P(H)有明显的增宽,且P(H)不呈单一峰的分布。说明Fe与最近邻Cr的相互作用机制与其他非磁性原子与Fe的相互作用有明显的不同。从磁性来说,Cr的加入使Fe基非晶合金的磁化强度和居里温度有明显的下降。     

稀土合金Gd_(1-)_xNd_xTiGe的制备及结构和磁热效应

将稀土元素Gd用部分稀土元素Nd进行替代,利用真空电弧熔炼法制备了Gd_(1-)_xNd_xTiGe(x=0, 0.2, 0.4)合金样品,并在800℃进行真空退火处理。通过X射线衍射分析了样品的物相结构,结果表明,Gd_(1-)_xNd_xTiGe材料为CeFeSi型结构和CeScSi型结构的混合相,主要以CeFeSi型结构相为主,少量存在CeScSi型结构相。利用VSM测量Gd_(1-)_xNd_xTiGe材料的磁化强度随温度的变化(100 K～400 K),得到其M-T曲线,结果表明,用Nd(x=0.2, 0.4)代替部分Gd后居里温度相对于未替代样品(x=0)的居里温度均有下降,未退火样品的居里温度低于退火处理样品的居里温度。对Gd_(0.6)Nd_(0.4)TiGe样品进行了不同温度下其磁化强度随磁场强度的变化的测试,给出了M-B曲线图;利用热力学Maxwell关系得出了表征材料磁热效应的△S_m-T曲线及Arrott曲线,研究了Gd_(1-)_xNd_xTiGe材料的磁性和磁热效应。研究表明,Gd_(0.6)Nd_(0.4)TiGe随着温度的升高由铁磁性转变为顺磁性,相变为二级相变,具有良好的磁熵变现象,居里温度点为310 K。     

K417G合金及NiCrAlYSi涂层从室温至400℃的磨损特性

采用电弧离子镀(AIP)技术在K417G合金表面制备了NiCrAlYSi涂层,利用HRS-2M型往复磨损试验机测试了K417G合金及NiCrAlYSi涂层室温至400℃以下的摩擦磨损特性,利用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对合金和涂层的磨损表面形貌和横截面形貌进行观察和分析。结果表明:K417G合金的磨损率低于NiCrAlYSi涂层,300℃以下,合金摩擦系数高于涂层。室温下,合金和涂层磨损机制是疲劳脱层和环境致脆,环境致脆磨损机制源于室温空气中Ni_3Al相的环境脆性;磨损过程中,磨损表面形成的新鲜表面中的Ni_3Al相中的Al~+与水汽反应生成原子态H且逐渐聚集,导致氢致环境脆性,并逐渐作用于磨损表面;磨损表面的裂纹源在γ/γ'界面处形核,裂纹既沿着γ/γ'界面扩展,又进入γ'晶粒,呈现沿晶和穿晶混合状。随磨损温度升高,Ni_3Al相的环境脆性消失,合金和涂层磨损表面的环境致脆特征消失,磨损机制转变为黏着、犁沟、块状剥落和氧化磨损机制。     

通过拟合磁化曲线计算钙钛矿锰氧化物La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)的磁熵变

采用传统高温固相反应法制备La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)多晶样品,利用振动样品磁强计(VSM)测量了样品在不同温度下的磁化强度随外场变化曲线(M-H),然后利用正交多项式最小二乘拟合方法对钙钛矿锰氧化物La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)的磁化强度曲线进行拟合,再根据磁熵变的热力学公式计算出样品的磁熵变值。通过计算得到La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)多晶样品的居里温度分别为123 K和75 K,在外加磁场20 k Oe下x=0样品和x=0.05样品的最大磁熵变值分别为2.26 J/(kg·K)和1.6 J/(kg·K),所以x=0样品可作为高温区(77 K以上)磁制冷材料,而x=0.05样品可作为中温区(20 K~77 K)磁制冷材料。计算结果显示,拟合数据和实验数据非常接近,结果比较满意,说明该方法适用于La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)多晶样品的磁熵变计算。     

用富镧混合稀土合金(MlNi_(4.5)Al_(0.5))分离氢中氪、氙的研究

在文献〔1〕的基础上,本文简要叙述了 M1Ni_(4.5)Al_(0.5)合金在不同温度下分离氢中氪、氙的情况,当温度为353K 时,分离浓度随放氢量的变化以及 M1Ni_(4.5)Al_(0.5)合金与 TiFe_(0.86)Mn_(0.1)合金分离性能的比较。     

热处理对La_(0.53)Ce_(0.47)Ni_(3.4)Co_(0.6)Mn_(0.3)Cu_(0.1)合金相结构和储氢性能的影响

采用感应熔炼法制备La_(0.53)Ce_(0.47)Ni_(3.4)Co_(0.6)Mn_(0.3)Cu_(0.1)储氢合金,并在不同温度下进行热处理,通过XRD对其相组成及结构进行表征,并采用双电极模拟电池测试系统对其储氢性能进行测试与分析。结果表明,随着退火温度的升高,合金的相组成未发生变化,但其晶化程度逐渐增高,晶体缺陷和晶格应力逐渐减少。热处理改善了合金的循环稳定性,提高了合金的电化学容量,但恶化了高倍率放电能力。     

烧结温度与时间对注射成形4J29-Kovar合金性能的影响

以4J29-Kovar预合金粉末为原料,采用注射成形技术制备Kovar合金,研究烧结温度与烧结时间对合金的密度、硬度、抗拉强度以及热导率与热膨胀系数等性能的影响。结果表明,Kovar合金的烧结密度随烧结温度升高或烧结时间延长而增大,最佳烧结温度为1 350℃,继续升高温度至1 400℃时合金晶粒异常粗大。在1 350℃下,随烧结时间从1.5 h延长至4 h,合金的热导率增加,抗拉强度先增大后减小,烧结时间为3 h时强度达到最大,硬度基本不变,HV维持在174左右,除烧结时间为1.5 h的样品热膨胀系数偏低外,其它样品的热膨胀系数在4.6×10~(-6)~5.4×10~(-6) K~(-1)(20~400℃)之间。最佳烧结时间为3 h,所得合金的相对密度达到95.7%,热导率为15.126W/(m?K),抗拉强度为397 MPa,满足Kovar合金与玻璃、陶瓷等材料进行电子封接的要求。     

钙钛矿锰氧化物Nd_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.10,0.15)的类Griffiths相研究

采用固相反应法制备了Nd_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.10,0.15)系列多晶样品,通过样品的XRD谱线,磁化强度随温度、外加磁场的变化曲线(M-T、M-H)等研究样品的晶体结构和磁性。研究结果表明,随掺杂量的增加,样品的结构没有发生明显变化,均为单相的Sr_3Ti_2O_7型四方结构,空间群为I4/mmm。在测量温度范围内,随温度的降低,三个样品分别先后经历了顺磁态、铁磁-顺磁共存态和反铁磁-铁磁共存态的转变。三样品体系中均存在类Griffiths相,在类Griffiths相温度(T_G≈275 K)以上,样品处于顺磁态;在类Griffiths相温区(θT275 K,其中θ为居里温度)范围内,样品处于铁磁-顺磁共存态;在奈尔温度(T_N)以下,样品铁磁性减弱,反铁磁性增强,铁磁和反铁磁性相互竞争导致类自旋玻璃行为出现。此外Tb元素的掺杂对系统中类Griffiths相温度基本没有影响,但对类Griffiths相温区有一定影响。     

合金成分对Tb_xDy_(1-x)Fe_(1.91)磁致伸缩性能影响的研究

为了研究TbDyFe合金成分的变化对合金磁致伸缩性能的影响,采用真空感应熔炼炉制备四种Tb_xDy_(1-x)Fe_(1.91)(x=0.22、0.27、0.3、0.35)合金棒,然后取铸态性能较好的试棒真空定向凝固,将定向凝固后的试棒进行真空热处理,测试合金棒的磁致伸缩性能,分析合金中的组织取向,研究材料中的显微组织。研究表明,在低磁场下x=0.27的试样比其他三组实验得到的样品的磁致伸缩性能好,高磁场下x=0.3的样品磁致伸缩性能好而且"jump"效应明显,且定向凝固后的不同取向组织比例对试样的磁致伸缩性能影响很大。组织中的大尺寸富稀土相的产生对合金磁致伸缩性能影响很大。铸态性能较好的Tb_(0.27)Dy_(0.73)Fe_(1.91)合金,在真空环境下热处理后,稀土元素氧化烧损较多,磁致伸缩性能下降剧烈。合金基体主要的相为RFe_2与RFe_3耦合相,烧损导致合金的成分偏离,造成包晶RFe_2相和初生RFe_3相的耦合生长。     

钙钛矿锰氧化物(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁性和电输运性的研究

采用传统固相法制备钙钛矿锰氧化物(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7多晶样品。通过XRD表明,样品(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7呈现单相性良好;通过对磁化强度随温度变化(M-T)、磁化强度在不同温度下随磁场变化曲线(M-H)和电子自旋共振ESR谱线表明,随着温度的升高,样品先后经历了三维长程铁磁有序转变点(T_C~(3D)≈75 K)和二维短程铁磁有序转变点(T_C~(2D)≈227 K),在T_C~(3D)与T_C~(2D)之间,系统处于铁磁与顺磁混合态;当温度达到360 K系统进入纯顺磁态,另外样品在低温区(T_C~(3D)以下)出现类团簇自旋玻璃特征。通过磁电阻随温度变化的ρ-T曲线,在T≈84 K附近,样品出现最大磁电阻。而且通过对(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的ρ-T曲线拟合,得到样品在高温区域的导电方式为热激活模型。     

水热法合成镧掺杂锶铁氧体及其磁性能研究

采用水热合成法制备La~(3+)掺杂后的锶铁氧体(La_xSr_(1-x)Fe_(12)O_(19))颗粒,其中掺杂比x分别为0.00、0.05、0.10、0.15、0.20、0.30。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)等分析手段对La_xSr_(1-x)Fe_(12)O_(19)的结构、形貌和磁性能进行了表征与分析。XRD分析结果表明:掺杂后的样品晶粒尺寸均比纯相小,掺杂La~(3+)可以细化晶粒。SEM的观测结果表明:不同掺杂比下制备的样品均出现了典型的片状六角结构。VSM测量结果表明:当掺杂比x=0.10时,其饱和磁化强度Ms达到最小值51.23emu/g;掺杂后样品的剩余磁化强度Mr均比未掺杂的大,矫顽力Hc也随掺杂量增大而逐渐减小。