FeCoZrNbB合金的晶化过程及磁性能

采用单辊快淬法制备Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 系非晶合金,并对该系非晶合金进行热处理。利用X射线衍射和振动样品磁强计研究FeCoZrNbB 合金系的晶化过程和磁性能。结果表明,Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 系合金在快淬速率为30 m/s时完全形成非晶。Fe₇₉Co₂Zr₇Nb₂B₁₀合金的晶化过程为非晶→非晶+α-Fe→α-Fe + Fe₃Zr + Fe₂Nb_0.4Zr_0.6;Fe₇₇Co₄Zr₇Nb₂B₁₀与Fe₇₅Co₆Zr₇Nb₂B₁₀合金的晶化过程相同为非晶→非晶+α-Fe→ α-Fe + Fe₃Zr →α-Fe + Fe₃Zr + Fe₂Nb_0.4Zr_0.6。Co 含量的增加抑制了退火后α-Fe晶相的形核,并促使Fe 3Zr化合物更易析出。Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 合金的比饱和磁化强度( M_s) 和矫顽力 ( H_c) 随退火温度的变化趋势相同。530℃ 之前退火,随退火温度的升高M s增加并不明显 ; 530℃之后退火,M_s迅速上升。530℃ 退火,H_c达到最小值;高于530℃ 退火,H_c随退火温度的升高而增加。      

放电等离子烧结技术制备Fe78Si13B9块体非晶纳米晶磁性材料

通过高能球磨技术制备了Fe₇₈Si₁₃B₉磁性非晶合金粉体,采用XRD和DSC分析了Fe₇₈Si₁₃B₉非晶合金粉体的相组成、玻璃转变温度T_g、开始晶化温度 T_x 和晶化峰温度T_p;利用放电等离子烧结（SPS）技术在不同烧结温度下制备了块体磁性非晶纳米晶合金试样,利用XRD、SEM、Gleeble3500、VSM等分析了不同烧结温度下烧结块体试样的相转变特性、微观形貌、力学性能和磁学性能。结果表明,在500 MPa的烧结压力下,随着烧结温度的升高,烧结试样中的非晶相开始逐渐晶化,烧结试样的致密度、抗压强度、微观硬度、饱和磁化强度均显著提高;在500 MPa的烧结压力和823.15 K的烧结温度下,获得了密度为6.6 g/cm³,抗压强度为1500 MPa,饱和磁化强度为1.3864 T的非晶纳米晶磁性材料。     

硅橡胶压磁复合材料力学性能纳米压痕实验研究

通过纳米压痕测试技术对非晶Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉/硅橡胶压磁复合材料薄膜的力学性能进行了研究, 讨论了加载速率、 保载时间、 峰值载荷等试验参数对模量和硬度测试结果的影响。进一步分析了纳米压痕实验表征非晶Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉/硅橡胶压磁复合材料薄膜蠕变行为的可行性, 通过合理确定压痕蠕变实验参数, 获得该材料的蠕变应力指数。结果表明: 相对峰值载荷, 加载速率对测试结果影响更为显著, 而保载时间对硬度和模量测试结果几乎没有影响。     

Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶化的HRTEM和结晶动力学研究

通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和差示扫描量热法(DSC)研究了Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶的结晶过程和非等温结晶动力学。通过HRTEM观察和X射线衍射分析,确定结晶析出相是α-Fe,在经过903K热处理之后,合金内部晶粒尺寸长大至20nm以上。对重叠放热峰进行了分峰拟合。利用Flynn-Wall-Ozawa方法确定了结晶过程的表观激活能Ea=260.3kJ/mol。进一步研究发现Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶非等温结晶过程不适合用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)模型描述,而可以利用esták-Berggren自催化模型进行描述。通过计算,α-Fe纳米晶结晶过程的指前因子以及转化函数分别为:lnA=30.6以及f(α)=α0.37(1-α)1.08。     

具有近室温磁热效应的Fe71Mo9P13C7块体非晶态合金

通过Fluxing提纯处理和J-Quenching快速凝固技术相结合的方法成功制备出临界尺寸为1.3 mm的Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金棒,并对其热力学性能、磁性能和磁热性能进行了研究。结果显示,Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的饱和磁化强度为0.55 T;在5 T外加磁场下的最大等温磁熵变值为2.57 J/（kg·K）,制冷能力为305.57 J kg。重要的是Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的居里温度为355 K,接近室温,因此有望成为室温磁制冷工质的候选材料。     

基于磁相互作用探索P掺杂对Fe-Si-Nb-Cu-B合金带材组织结构和软磁性能的影响

类金属元素是改善Fe基非晶纳米晶合金非晶形成能力和软磁性能的重要添加剂。用单辊甩带法制备了Fe_73.5Si_13.5Nb₃Cu₁B_9-xP_x(x=0, 3%, 6%, 9%)(原子分数)合金带材,从各元素间磁相互作用出发探索了P替换B对合金组织结构和软磁性能的影响。实验结果表明,P添加可有效提高合金的初晶相晶化温度以及合金的非晶形成能力;但是二次晶化相的析出温度降低,弱化了其热稳定性。当P含量为3%(原子分数)时,合金有较宽的退火温度窗口,且可有效细化初晶相晶粒尺寸,并在525℃退火后表现出最佳软磁性能,此时合金晶粒尺寸为9 nm,矫顽力为0.21 A/m,同时有效磁导率高于x=0合金。但是由于P的添加,残余非晶相中Fe的磁矩降低,导致合金的饱和磁感应强度降低。     

脱合金制备纳米多孔Co及其超级电容器和对偶氮染料的降解性能

在0.5%(质量分数,下同)NH₄F和1 mol/L (NH₄)₂SO₄混合溶液中进行电化学脱合金Zr₅₆Al₁₆Co₂₈非晶合金,制备出纳米多孔Co。这种纳米多孔Co具有良好的超级电容器性能,其比电容在2 A/g的电流密度下能达318 F/g;同时,纳米多孔Co在方波电位下对直接蓝6和酸性橙II等偶氮染料具有优异的降解能力,降解效率均高于96%,其单位质量纳米多孔Co电极材料的降解能力是等质量Zr₅₆Al₁₆Co₂₈非晶合金的3.5倍。     

Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁粉/硅橡胶力敏复合材料的逾渗特性

以三元嵌段共聚硅橡胶为基体,Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉软磁粉为应力敏感填充粒子,采用机械共混和精密铸压热成型方法制备出系列粉体含量的Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉软磁粉/硅橡胶接触应力敏感复合材料,重点研究了其交流阻抗、直流电阻、粒子间及粒子与硅橡胶间相互作用程度等性能的逾渗特性。研究表明,该柔性力敏复合材料具有较显著的交流阻抗双逾渗特性。分析发现,“第一逾渗区”内材料的交流阻抗值由粒子的隧道跃迁主导,“第二逾渗区”内材料的交流阻抗大小取决于Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉粒子链间的接触电阻值。     

Correlation between deformation behavior and atomic-scale heterogeneity in Fe-based bulk metallic glasses

The correlation betweent deformation behavior and atomic-scale heterogeneity of bulk metallic glasses(BMGs)is critical to understand the BMGs'deformation mechanism.In this work,three typical[(Fe_0.5Co_0.5)_0.75B_0.2Si_0.05]₉₆Nb_4,Fe₃₉Ni₃₉B_14.2Si_2.75P_2.75Nb_2.3,and Fe₅₀Ni₃₀P₁₃C₇BMGs exhibiting different plasticity were selected,and the correlation between deformation behavior and atomic-scale heterogeneity of Fe-based BMGs was studied.It is found that the serrated flow dynamics of Fe-based BMGs transform from chaotic state to self-organized critical state with increasing plasticity.This transformation is attributed to the increasing atomic-scale heterogeneity caused by the increasing free volume and short-to-medium range order,which facilitates a higher frequency of interaction and multiplication of shear bands,thereby results in a brittle to ductile transition in Fe-based BMGs.This work provides new evidence on heterogeneity in plastic Fe-based BMGs from the aspects of atomic-scale structure,and provides new insight into the plastic deformation of Fe-based BMGs.     

铁基非晶磁致低温纳米晶化的相变动力学机理研究

用低频脉冲磁场处理了非晶Fe78Si9B13合金,利用M6ssbauer谱和LDJ9600震动样品磁强计进行了微结构和磁性分析,通过DSC曲线,借助于Kis-singer公式计算了脉冲磁场处理前后样品的纳米晶化过程激活能,探讨了铁基非晶低温纳米晶化的相变动力学机理.结果表明,用脉冲磁场处理非晶Fe78Si9B13合金的晶化激活能由处理前的433.6kJ/mol降到了200kJ/mol以下,大大提高了α-Fe(Si)的形核速率,只有α-Fe(Si)的单相纳米晶体析出,析出相的晶粒尺寸约为10nm,而且脉冲磁场处理过程中,非晶Fe78Si9B13合金试样温升均<10℃,说明脉冲磁场的处理促进了非晶合金的低温纳米晶化.     

熔体快淬La1-xCex(Fe0.92Co0.08)11.4Si1.6合金的结构和大磁熵变

用熔体快淬法制备La_1-xCex(Fe_0.92Co_0.08)_11.4Si_1.6（x=0,0.1,0.3,0.5）合金,通过X射线衍射和磁性能测量研究了退火态（1000℃、3 h）La_1-xCe_x(Fe_0.92Co_0.08)_11.4Si_1.6的相组成和磁熵变。结果表明,以Ce部分替代La使La_1-xCe_x(Fe_0.92Co_0.08)11.4Si1.6合金更易形成NaZn13型立方结构相、α-Fe相的含量显著减少,居里温度有一定程度地降低,磁熵变有较大幅度的增加。但是,当Ce替代量增加到0.5时出现杂相,磁熵变反而降低。La_1-xCe_x(Fe_0.92Co_0.08)₁1.4Si_1.6（x=0.3）合金在室温附近的最大等温磁熵变比纯Gd的还大,有望成为低成本、高性能的室温磁致冷材料。     

Formation and crystallization behavior of Fe-based amorphous precursors with pre-existingα-Fe nanoparticles-Structure and magnetic properties of high-Cu-content Fe-Si-B-Cu-Nb nanocrystalline alloys

Structure,crystallization behavior,and magnetic properties of as-quenched and annealed Fe_81.3Si₄O₁₃Cu_1.7(Cu1.7)alloy ribbons and effects of Nb alloying have been studied.Three-dimensional atom probe and transmission electron microscopy analyses reveal that high-number-density Cu-clusters and Pre-existing Nano-sized a-Fe Particles(PN-a-Fe)are coexistence in the melt-spun Cu1.7 amorphous matrix,and the PN-α-Fe form by manners of one-direction adjoining and enveloping the Cu-clusters.Two-step crystallization behavior associated with growth of the PN-a-Fe and subsequent nucleation and growth of newly-formedα-Fe is found in the primary crystallization stage of the Cu1.7 alloy.The number densities of the Cu-clusters and PN-a-Fe in melt-spun Fe8_1.3-xSi₄B₁₃Cu_1.7Nb_xalloys are gradually reduced with enriching of Nb,and a fully amorphous structure forms at 4 at.%Nb,although smaller Cu-clusters still exist.After annealing,2 at.%Nb coarsens the average size(D_α-Fe)of theα-Fe grains from 14.0 nm of the Nb-free alloy to 21.6 nm,and 4 at.%Nb refines the D_α-Feto 8.9 nm.The mechanisms of theα-Fe nucleation and growth during quenching and annealing for the alloys with large quantities of PN-α-Fe as well as after Nb alloying have been discussed,and an annealing-induced oc-Fe growth mechanism in term of the barrier co-contributed by competitive growth among the PN-a-Fe and diffusion-suppression effect of Nb atoms has been proposed.A coercivity(HC)αDα-Fe³correlation has been found for the nanocrystalline alloys,and the permeability is inverse with the H_C.     

Nanostructured amorphous Fe_(29)Co_(27)Ni_(23)Si_9B_(12) high-entropy-alloy:an efficient electrocatalyst for oxygen evolution reaction

Proximal configu ration of dissimilar metal atoms in amorphous high-entropy-alloys(HEAs) always re sult in interatomic d-band ligand effect,dense defect distribution,coordinatively unsaturated sites,high potential energy,and loose atom bonding.Herein,nanostructured amorphous Fe₂₉Co₂₇Ni₂₃Si₉B₁₂ HEA ribbon is fabricated via a melt spinning method combined with electrochemical corrosion etching process,which is applied as the potential oxygen evolution reaction electrocatalyst.It is found that there are micro/nano pits on the surface of etched amorphous Fe₂₉Co₂₇Ni₂₃Si₉B₁₂ ribbons.Various elements of HEAs bond with each other to form a highly disordered configu ration,which could result in an optimized bonding energy and enhanced intrinsic catalytic activity.The electrocatalysis activity measurements indicate that the amorphous HEA endows a much higher activity than the crystalline one,which is further improved by the electrochemical etching treatment.Especially,the HEA ribbon etched for 3 h requires a low overpotential of 230 mV to afford 10 mA cm^-2 current density.In addition,density functional theory calculations demonstrate that the amorphous structure can weaken the interaction between the surface of Fe₂₉Co₂₇Ni₂₃Si₉B₁₂ alloy and the intermediates,leading to an optimized adsorption Gibbs free energy.     

Fe2O3纳米纤维锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究

Fe₂O₃具有理论比容量高和价格低廉等特点, 已成为锂离子电池负极材料的研究热点之一。实验以不同质量比PVP/FeCl₃溶液为前驱体, 静电纺丝技术制备PVP/FeCl₃纳米纤维并热处理, 得到不同直径的Fe₂O₃纳米纤维负极材料, 并以水热合成法制备了Fe₂O₃纳米颗粒。利用X射线衍射、热重、红外光谱、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电等测试手段对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明, Fe₂O₃纳米纤维比Fe₂O₃纳米颗粒表现出更优的电化学性能, 直径为160 nm的Fe₂O₃纳米纤维负极材料的倍率性能和循环性能最佳, 材料在0.1 A/g电流密度下的可逆容量为827.3 mAh/g;在2 A/g电流密度下70次循环放电比容量有439.1 mAh/g。     

Fe78Si9B13非晶条带对水中Sb(Ⅲ)的去除性能研究

采用单辊甩带法制备Fe₇₈Si₉B₁₃非晶条带,以300目铁粉为参比物,对比研究了非晶条带对Sb(Ⅲ)的去除效果。结果显示,非晶条带在90 min内对Sb(Ⅲ)的去除率为90.6%,并且表面积约化反应速率系数高达铁粉的41倍。对反应产物进行观察分析,发现Si、B会在非晶条带表面富集,有益于表面产物层的脱落。此外,非晶条带通过吸附去除Sb(Ⅲ),将条带循环使用6次后,仍能保持62.3%的去除率。     

Fe3O4/MXene/WPU复合膜的制备及其电磁屏蔽性能

实现高电磁屏蔽性能的同时降低反射是目前电磁屏蔽材料所追求的。采用一步水热法合成直径为30～40μm,厚度为70～200 nm的Fe₃O₄纳米片,利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征发现结晶度良好。改变Fe₃O₄纳米片含量,喷涂制备的Fe₃O₄/MXene/WPU复合膜的反射值能低至4.3 dB,反射功率(R)从0.81降至0.63,透射功率(T)仅为10^-3数量级。同样,采用水热法制备了直径为180～200 nm、分散性良好的Fe₃O₄纳米微球。同等Fe₃O₄含量下纵向对比发现,含Fe₃O₄纳米片的复合膜电磁屏蔽性能稍高于含Fe₃O₄纳米球的复合膜。     

电火花沉积Fe48Cr16Mo15C17B4非晶合金涂层的微观组织和性能

以Fe₄₈Cr₁₆Mo₁₅C₁₇B₄合金为电极,采用电火花沉积工艺在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了铁基合金涂层。用XRD和SEM等方法分别表征了涂层的微观结构、涂层表面及横截面的微观形貌,测定了涂层的显微硬度、摩擦磨损性能和电化学性能。结果表明,所制备的Fe₄₈Cr₁₆Mo₁₅C₁₇B₄涂层为非晶态结构、致密,与基体为冶金化结合,显微硬度为1129 kg/mm²,与1Cr18Ni9Ti不锈钢基体相比其摩擦系数较小,耐磨性较高,在1mol/LHCl溶液中具有良好的耐腐蚀性能。     

超强金属/高熵合金纳米叠层材料:利用相变的尺寸约束效应（英文）

本文通过磁控溅射制备了具有相同组元层厚度(h=5–150 nm)的Cu/Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀和Cu/Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Ni₁₀金属/高熵合金纳米多层膜,对比研究了强约束条件下非等原子比Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀和Fe₅₀Mn₃₀-Co₁₀Ni₁₀高熵合金的相稳定性及其对力学性能的影响.沉积过程中由于组元Cu层的约束与模板效应,组元Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀层在层厚小于25 nm时发生了尺寸驱动的HCP到FCC相变.与此同时,由于堆垛层错可以作为相变的形核质点, Cu/Fe₅₀Mn₃₀     

脱合金化制备纳米多孔Ni-Fe合金及其电催化性能

采用真空熔炼与固溶相结合的方法获得原子分数为Ni_30-xFe_xMn₇₀(x=0,10,20)的前驱体合金,通过脱合金化方法制备纳米多孔Ni及Ni-Fe合金,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析合金相组成和微观结构,运用线性扫描伏安法、交流阻抗、方波电位法及计时电位法研究电极的析氢电催化性能。结果表明:加入Fe获得了片状结构的纳米多孔Ni-Fe合金,提高了纳米多孔Ni的表面积,且Fe与Ni产生协同效应,能够有效提高合金的析氢电催化活性。当Fe含量为10%(原子分数)时,脱合金化得到的纳米多孔Ni-Fe合金表面积最大,析氢电催化性能最好,在0.1A/cm^2电流密度下,析氢过电位仅56mV,经10h连续电解,表现出良好的电催化活性和电化学稳定性。     

脱合金法制备Fe基纳米多孔材料及其催化性能

近年来,纳米多孔金属材料成为催化和传感器等领域的研究热点。本研究将铁基非晶合金和脱合金工艺相结合,制备具有催化性能的纳米多孔材料。采用真空感应熔炼装置和真空急冷甩带装置制备宽1mm×厚25μm的Fe_(60)Pd_(20)P_(20)非晶合金条带,并借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对非晶合金条带进行表征。将Fe60Pd_(20)P_(20)非晶合金作为电化学脱合金的前驱体材料,在25℃、1mol/L H_2SO4电解液中进行1h恒电位脱合金处理,成功制备出具有均匀三维连通孔道结构的纳米多孔金属材料。经电化学测试表明,恒电位0.72V获得的纳米多孔材料,在0.5mol/L H_2SO4+0.5mol/L HCOOH溶液的循环伏安曲线中,较原非晶合金的氧化峰电压负移约0.4V,氧化峰电流密度提高约15倍,该纳米多孔材料对甲酸的分解有明显的催化性能。