过热度对钐铁合金熔炼的影响

通过ICP、XRD、SEM、EDS等手段研究了过热度对钐铁合金熔炼的影响。结果表明,随着过热度的增加,钐铁合金熔炼后钐含量明显降低,且钐元素挥发速率先增大后减小;钐铁合金相组成受过热度影响较大,随着过热度的增加,Sm_2Fe_(17)相和富钐相先增加后减少;钐铁合金中α-Fe相随着过热度的增大开始出现并逐渐增加,且其枝晶呈规律性排布,同时含钐相的相对含量明显降低。     

急冷Sm-Fe合金的显微结构及其氮化的研究

采用熔体急冷法,将钐含量为30%(质量分数)的钐铁母合金在高真空旋淬一体炉中进行急冷处理,制得急冷Sm Fe合金薄带。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、热重-示差扫描量热分析仪(TG-DSC)、氧氮氢联测仪等对氮化前后急冷态钐铁合金进行了显微组织和结构、氮含量的测定,分析了渗氮效果。结果表明,随着冷却速率的增加,钐铁合金薄带的微观结构显著细化。当旋淬一体炉的单辊转速超过34. 0 m·s-1,制得了一种晶体与非晶体共存的急冷态钐铁合金,由接近Sm2Fe17正成分的晶相与非晶相基体组成。对合金进行渗氮处理后发现,N原子进入到急冷钐铁合金后,形成了以Sm2Fe17Nx和α-Fe为主相的晶体与含氮非晶体共存的化合物,气体渗氮量可以达到4. 155%。这种晶体与非晶体共存的结构特征可以改善钐铁合金的渗氮效果。     

铜模喷铸对钐铁合金组织形貌及物相组成的影响

采用铜模喷铸技术制备钐铁合金快速凝固试样,利用薄材的非稳态导热方程计算钐铁合金在铜模内的冷却速率。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪研究了钐铁合金在氮气喷铸后快速凝固过程中的组织形貌及物相组成变化。结果表明,氮气将熔融态Sm-Fe合金喷铸到铜模内后,合金的冷却速度约为16.8 K/s;较大的冷却速率使枝晶间距明显变小,促进了合金晶粒细化,并抑制各相之间的相互扩散,合金成分更加均匀;氮化反应基本上只在喷铸试样表面进行,且生成物主要由Sm_2Fe_(17)N_x与氮的氢氧化物构成,相对含量分别为34.36%与65.64%。     

真空感应熔炼法高效制备SmFe12基永磁体母合金

真空感应熔炼法可缓解SmFe₁₂基永磁体母合金制备过程中Sm的氧化和挥发问题，是控制成分的有效手段。为实现真空感应熔炼法高效制备SmFe₁₂基永磁体母合金，从理论分析和实验室研究角度，研究了装料真空率、熔炼功率对Sm_0.8Zr_0.2Fe_8.5Co₂Cu_0.5Ti合金熔炼效果的影响，确定了制备工艺参数。结果表明，原料装料真空率低于10%有利于Sm的保留和金属颗粒的熔化；相较于升功率熔炼和一段式熔炼的熔炼效果，降功率熔炼效果更优。确定的最佳制备工艺参数为，装料真空率为5%时，起始熔炼功率为24～28 kW;金属加热至沸腾后，将熔炼功率降低至15 kW以下。熔炼时间为90 s时可以使金属原料充分熔化，从而实现SmFe₁₂基永磁体母合金的高效熔炼；在1 100℃下进行长达48 h的均匀化退火处理后可获得组织均匀的优质Sm_0.8Zr_0.2Fe_8.5Co     

非晶态钐铁合金晶化温度和时间的探究

通过XRD、SEM、DSC等手段分析了含钐量为24%的钐铁合金晶化过程不同阶段的微观形貌和物相组成,研究了温度和时间对非晶态钐铁合金晶化的影响。结果表明:即使钐铁合金快淬速度达到35 m/s,冷却速率达到1.03×10~6 K/s,其快淬薄带也只能形成10%～20%的非晶量;将快淬薄带球磨2.5 h后,Sm_2Fe_(17)主相已达到完全非晶,合金中仅存在少量α-Fe相。钐铁合金快淬薄带球磨2.5 h的非晶态粉末最佳晶化温度和时间分别是700℃和20 min。     

RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La对A_2B_7型合金电化学贮氢性能的影响

La-Mg-Ni系A2B7型合金由于其高的放电容量被认为是最具希望的Ni-MH电池负极材料,然而,低的电化学循环稳定性制约着合金的实际应用。为了改善La-Mg-Ni系A2B7型合金的电化学贮氢性能,用RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代合金中的La,用感应熔炼及退火工艺制备了La0.8-xRExMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05(RE=Nd,Sm,Pr;x=0,0.2)电极合金。为了抑制Mg在熔炼过程中的挥发,熔炼过程中采用氦气作为保护气氛。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了铸态及退火态合金的微观结构,并测试了铸态及退火态合金的电化学贮氢性能,比较了不同稀土元素替代La对合金电化学性能的影响。结果表明,铸态及退火态合金包含两个主相,具有Ce2Ni7型结构的(La,Mg)2Ni7相以及Ca Cu5型结构的La Ni5相。RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La未影响合金的相组成,但使合金的相含量发生明显改变。此外,元素替代使铸态及退火态合金的组织明显细化。RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La显著改善了合金的电化学贮氢性能,包括电化学循环稳定性、放电容量及电化学动力学性能。     

高压雾化钐铁合金粉体制备及表征

以实验室制备的高压雾化钐铁合金粉体为检测和分析原料,具有代表性地阐述金属或合金一类粉体的物理性能,包括平均粒度和粒度分布、形貌和尺寸、粉体内部显微结构、元素和杂质含量及分布等的普遍检测手段和结果分析;在说明各对应检测手段和方法特点的基础上,针对参数下的钐铁合金粉体检测结果进行分析总结,粉体表面积和体积平均粒径分别为264.064μm、620.457μm,比表面积为0.0277 m~2/g;外部形貌由形状规则的球形颗粒组成且球形度较高,表面平整光滑,少数颗粒呈现不规则形状或类似球状且附带有卫星颗粒和毛刺结构;内部结构由Sm、Fe元素结合组成的基体以及均匀分布的α-Fe的枝晶构成且枝晶尺寸细小、生长方向未存在明显的规律性,同时出现少部分的二次枝晶现象;粉体表面Sm、Fe元素的含量分别为25.54%、67.59%,杂质C含量为4.40%,误差范围均在1%以内,元素含量结果符合预期。     

高纯Mg-Cu-Y合金熔炼工艺研究

在真空中频感应熔炼炉中制取高纯镁基Mg-Cu-Y合金。根据荧光光谱分析结果,考察中间合金、保温时间以及浇铸模具对合金成分均匀性的影响。结果表明,中间合金的熔炼对于合金成分的均匀有决定性的影响,保温时间越长越有利于合金元素分布均匀,浇铸模具影响合金在凝固过程中的偏析程度,保护气体可以抑制合金液的挥发,对合金成分均匀性影响较小。     

VIM真空感应熔炼法制备锆铁合金工艺研究

介绍了利用等外海绵锆和废钢,使用中频感应加热炉,采用真空熔炼技术在真空和保护气氛下进行熔化冶炼,制备含锆60%~80%的锆铁合金,分析合金的纯度,考察合金成分的稳定性及分布的均匀性,验证真空感应熔炼制备锆铁合金技术的可行性,并摸索相应的工艺路线及技术参数,提高等外海绵锆附加值,开发锆系合金新产品。     

添加不同钐含量的Sm2Fe17型合金及其氮化物的研究

通过采用粉末冶金法及密封氮化的方法，对添加不同钐含量的Sm2Fe17型合金及其氮化物的组织形貌、物相组成与结构及磁性能进行了研究。结果发现，多补偿添加25％钐可以使Sm2Fe17型合金退火态的α—Fe含量小于2％。Sm-Fe合金冶炼后的主相均表现为菱方Th2zn17型结构，但快冷时优先沿{300}和{220}面长大。氮化后Sm2Fe17晶格膨胀形成Sm2Fe17N，主相，而α—Fe的X射线特征峰未见明显移动。Sm14．2FeB58合金晶胞膨胀相对较小，而Sm12.8Fe87.2晶胞膨胀较大，在氮化20h时有最大△V／V=8．36％：氮化增加合金中的α—Fe含量。Sm14．2Fes5．8N，的剩磁最高为59．5Am^2／kg，S1l0．5Fe89.5Nx磁化强度最高值为193．6Am^2／kg，Sm12．8Fe87．2Nx合金的所有磁性能值基本分布在Sm14．2Fe85．8Nx和Sm10．5Fe89．5Nx的值之间。     

快冷微晶钐铁合金微观结构及渗氮行为

采用快速凝固技术可制备出综合性能优于铸造状态的微晶合金,利用真空旋淬炉制备出了不同冷却速度下的钐铁合金,研究了其显微组织结构和相构成演变规律,并对其进行了氮化处理。结果表明,随着快冷速率的增加,合金中元素偏析程度降低,组织特征呈现粗大树枝晶粒向微晶的演变,当辊速达到24.0m/s时,可得到微晶钐铁合金。在420℃对微晶钐铁合金直接进行氮化处理,其晶粒长大倾向很小。晶粒细小,晶界面积增大,使得有效渗氮点增多,促进了氮原子的扩散,但氮原子主要以含氮化合物的形式分布在晶粒的边界,导致了晶界与晶粒内部的氮化不均匀。     

真空自耗电弧炉动态无功补偿和谐波抑制系统

真空自耗电弧炉在熔炼过程中,功率因数低、谐波含量高,严重影响电弧炉稳定生产和电网电能质量。针对真空自耗电弧炉生产过程和熔炼电源特点,开发研制了基于静止无功发生器(SVG)与晶闸管投切滤波器(TS-HPF)混合的动态连续无功补偿和谐波抑制系统。系统智能补偿综合控制器采用数字信号处理器(DSP),通过CAN总线对TS-HPF与SVG的混合投切控制,实现对电弧炉熔炼全过程动态连续无功功率补偿和谐波抑制。实际运行表明,系统可以有效抑制谐波,提高功率因数,改善电网电能质量,对真空自耗电弧炉安全稳定生产具有重要意义。     

以低纯度钆研究Gd5Si2Ge2的磁热效应及制备工艺

以99%级的低纯度金属Gd为原料, 采用真空感应炉制备工艺, 辅以1470 K热处理工艺, 获得了与99.99%级高纯度Gd为原料制备的Gd5Si2Ge2合金相近的磁热效应, 5 T外场下最大磁熵变达17.5 J·kg^-1·K^-1, 对比电弧熔炼与感应熔炼两种制备方法, 感应熔炼条件下C, N, O杂质含量明显降低, 发现了Gd5Si2Ge2合金巨磁熵变与相结构的本质联系.     

粉末注射成形制备SmCo磁体烧结工艺对组织的影响

试验探讨了粉末注射成形方法制备2∶17型SmCo磁体在烧结时Sm的挥发与氧化对烧结后组织的影响。结果表明:当烧结炉的真空度良好(≥5×10-3Pa)时,Sm的挥发使烧结组织呈现清晰的层状结构,外层成分严重偏离设计成分,X射线分析显示为Co0.7Fe0.3及Fe2O3结构,从而影响内部组织的致密化。而当烧结炉的真空度较低(<1×10-2Pa)时,Sm的挥发与内部氧化的共同作用,使组织形成多层结构,Sm与氧元素的分布规律基本一致,而挥发的Sm与氧结合生成白色粉末状的Sm氧化物沉积在烧结炉中。烧结组织中层状结构的存在抑制烧结过程中心部的致密化,是导致烧结坯体的致密度较低的重要原因。     

钐铁合金熔体渗氮实验研究

采用静置渗氮与底吹氮气渗氮两种工艺对钐铁熔体进行渗氮,通过XRD、SEM、EDS等手段分别研究渗氮合金样品的物相、形貌及成分,对比了两种工艺的渗氮效果。结果表明,钐铁合金熔体静置渗氮过程中,表面易形成高熔点难熔物质氧化钐,由于氧化钐覆盖在钐铁合金表面阻碍了N原子向熔体内部扩散,静置渗氮法未能达到理想的渗氮效果;底吹氮气渗氮试样的Sm_2Fe_(17)相中存在N元素,同时Sm_2Fe_(17)相主峰向小角度方向发生偏移,表明N原子进入Sm_2Fe_(17)相中,且渗氮效果良好。     

电子束冷床炉熔炼TC18钛合金过程中元素挥发研究

采用BMO-25型电子束冷床炉(EB炉)熔炼TC18钛合金铸锭，利用Langmuir定律建立了熔炼过程中各组元饱和蒸气压及挥发规律的数学模型，并根据实测挥发率对TC18钛合金各组元的活度系数进行验证性分析。结果表明：通过数学模型获得的活度系数及挥发率能够较好地匹配实际熔炼过程，理论挥发率与实测挥发率吻合度较高。EB炉熔炼TC18钛合金过程中，Al、Cr元素挥发明显，实测挥发率分别为12.06%～18.27%和30.77%～37.16%。将Al、Mo、Cr补加率分别设为15.6%、4.25%、30%,并通过控制熔炼电流使熔炼速度稳定在178 kg/h左右，由此所获得的TC18钛合金铸锭化学成分均匀性良好，符合GB/T 3620.1—2016要求。     

共沉淀法制备Sm2Fe17合金前驱体的热力学分析

对制备钐铁合金前驱体的Sm(Ⅲ)-Fe(Ⅱ)-NH3·H2O-NH4HCO3-H2O体系进行了热力学分析,给出了溶液中Sm(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)浓度与pH值的关系,确定了两种金属离子完全共沉淀的最佳pH为7.0.     

SmF_3-LiF-Sm_2O_3体系熔盐电解Al-Sm中间合金的研究

在SmF_3-Li F-Sm_2O_3熔盐体系中,以金属Al棒和氧化钐为原料,在不同工艺条件(温度、熔盐配比、阴极电流密度)下,采用液态阴极电解法制备Al-Sm中间合金。采用X射线衍射(XRD)、带能谱(EDS)的扫描电镜(SEM),分析了Al-Sm中间合金的物相组成、微观组织以及微区成分含量;通过热力学吉布斯自由能的计算,研究了铝热还原Sm F3和Sm_2O_3的可能性,分析了电流效率的组成情况;研究了电解温度、阴极电流密度、熔盐配比对电解Al-Sm中间合金电流效率的影响;结果表明,Al-Sm中间合金中除了Al、Sm相外,还存在Al4Sm和Al3Sm相;AlSm中间合金的相由三部分组成:灰色部分的Al相,分布在灰色组织上的细小波浪状的Al3Sm相,错综排列的白色条状物的Al4Sm相;在1200 K、1400 K下,两个铝热还原反应的吉布斯自由能△rGm1θ(1200 K)、△rGm1θ(1400 K)、△rGm2θ(1200 K)、△rGm2θ(1400 K)均大于0,正反应不能自发发生,故计算所得的电流效率为纯的熔盐电解效率,并不包括铝热还原效率;所得Al-Sm中间合金中Sm含量最低为21.49%,最高为32.8%;在Sm F3∶Li F=80∶20、1020℃、100 A、30 min下,电流效率为最高(62.17%);电流效率最低为49.45%。     

Sm-Fe-C复合纳米粉的制备及磁性

在氢等离子体电弧法制备Sm-Fe纳米粉过程中,增加原料中Fe的含量有利于形成Sm-Fe相,在真空烧结炉里进行碳化处理过程中,碳化时间过长,会出现Sm2C和α-Fe相,反之,内部出现未碳化的钐铁相区、碳浓度分布不均匀或碳浓度低,都导致磁性能降低。在500℃碳化4h后,随炉冷却至室温,样晶的磁性能为最佳,达到Ms=89.0emu/g,Mr=13.0emu/g,Hc=212Oe,居里温度同碳化时间关系不大,保持在460℃左右。对Sm-Fe-C微观结构及磁性能等进行了研究。     

返回次数对镍基K4169合金组织及性能的影响

采用50%返回料+50%新料的新工艺熔炼镍基K4169合金,进行了4次返回料的熔炼试验。采用金相显微镜及扫描电镜对新料合金及返回料合金的微观形貌进行了观察,用直读光谱仪对不同返回次数的合金进行了化学成分分析、对其力学和持久性能进行测试,研究了返回料熔炼对合金化学成分、微观组织及力学性能的影响。结果表明:随返回次数增加,化学成分无明显变化,合金的气体含量略呈下降趋势且总含量低于40×10-6,返回料冶炼过程中可不添加B和Zr。K4169合金凝固组织为典型枝晶结构,返回料对K4169合金的铸态枝晶组织没有明显影响。MC型碳化物及Laves相在热处理过程中部分分解,析出针片状δ相,在所有元素中,Nb的偏析最为严重,通过适当延长固溶处理时间可提高元素Nb的分布均匀性和抑制δ相的生成。返回料合金的室温拉伸强度及屈服强度随返回次数增加略有增加,合金的持久寿命较新料合金略有降低,但均明显超过现有技术标准规定的要求。熔炼的返回料合金具有良好的中温塑性,总体上与新料的质量水平相当。返回料合金的铸造性能与新料相当,可以代替新料用于铸件生产。