稀土超磁致伸缩材料的磁场热处理研究

超磁致伸缩材料是一种先进的能量转换材料,在高新技术和国防军工领域具有重要的应用价值。在概述TbDyFe超磁致伸缩材料的特点及发展现状基础上,重点介绍了〈110〉取向材料的磁场热处理研究。在实验方面,采用区熔定向凝固技术制备了〈110〉取向TbDyFe多晶材料,在略高于居里点温度退火时施加磁场,不改变晶体学择优取向和凝固组织,但能调控初始磁畴分布状态,改变服役时的磁矩运动过程,从而改善材料磁致伸缩和力学性能。在模拟研究方面,建立了基于能量最低原理的磁畴旋转模型,模拟了磁热感生各向异性诱导的初始磁矩再取向过程,得到了形成单轴各向异性的临界值;模拟了感生各向异性强弱对磁致伸缩“Jump”效应的影响规律,探讨了磁场热处理对〈110〉取向晶体磁致伸缩的作用机理。     

磁场热处理对铁基纳米晶合金磁性能的影响

研究了不同条件的磁场热处理工艺对铁基纳米晶带材磁性能的影响。研究结果表明,铁基纳米晶材料在0~10kHz范围内,其磁导率随施加磁场的温度降低而迅速升高,而在10kHz以上的频段,其磁导率随施加磁场温度的变化较小。与普通热处理的结果相比,在400℃以下施加磁场可以提高材料0~50kHz范围内的磁导率,而在400℃以上施加磁场却可以压低材料0~50kHz范围内的磁导率,并且施加磁场后均能提高材料在50kHz以上的磁导率。     

钇对超微晶软磁合金结构和磁性能的影响

本文研究了添加少量稀土元素Ｙ对超微晶软磁合金磁性能的影响，利用Ｘ射线衍射和Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱分析了合金的相结构和各相中Ｆｅ原子的局域环境。结果表明，０．５％的Ｙ对合金的软磁性能有很大的改善，少量的Ｙ可固溶于α－Ｆｅ中，随Ｙ和添加量的增加，Ｙ可能析出，并对晶化有强烈的抑制作用。     

磁场处理时间对铁基纳米晶磁芯磁性能的影响

使用厚度为16～18μm的Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_15.5B₇纳米晶带材,卷绕成47 mm×27 mm×15 mm的纳米晶环形磁芯。除合金成分外,退火工艺也直接影响磁芯性能。退火过程中的磁场时间是影响磁性能的关键因素之一。随着延长施加磁场时间,初始磁导率μ_i和最大磁导率μ_m呈现单调递减的趋势;剩磁B_r和矩形比B_r/B_s也呈现单调递减趋势;矫顽力H_c呈现单调递增的趋势。磁导率μ拐点向高频方向移动,说明在相同磁场处理温度下,延长磁场处理时间,有利于磁芯高频磁导率的提高,而且随着磁场处理时间延长,损耗、抗直流偏置能力以及在ESD试验中的稳定性也有比较明显的提高。     

FeCoNiSiB非晶合金感生各向异性对磁性能的影响

研究了恒温张力退火和横磁退火工艺对FeCoNiSiB非晶合金各向异性及磁性能的影响。结果表明,合金经恒温张力退火后表现出高直流偏置性能和高损耗的特点,而经横磁退火后具有优异的综合软磁性能,即具有高直流偏置能力的同时具有低损耗的特点。其中,恒温张力退火过程中提高退火温度时合金直流偏置能力增加,550 ℃下张力退火5 min的直流偏置场强度H_0.98为195 A/m,对应的损耗值P_cm为7255 W/kg;而经450 ℃横磁退火后,合金直流偏置场强度H_0.98可达374 A/m,对应的损耗值P_cm仅为200 W/kg。除此之外,经恒温张力退火和横磁退火后FeCoNiSiB非晶合金内部均形成180°条形磁畴结构,但其磁化矢量方向分别平行和垂直于磁化方向。     

表面裂纹宽度对漏磁场的影响分析

介绍了漏磁检测的基本原理，并且论述了漏磁场计算的两种方法-解析法和数值法，用两种方法对矩形裂纹的漏磁场进行了计算，研究了宽度变化时漏磁场的分布规律，从而为实现漏磁检测的量化检测奠定了理论基础。     

新型铁基纳米晶合金软磁性能的研究

本文研究了(FeCo)73．5Cu1Nb3(SiB)22．5铁基纳米晶合金在不同退火条件下的磁性能。与典型成分的Finemet合金相比，该合金铁损和矫顽力很低，有优良的综合软磁性能且磁场退火效果很好，这种更好的磁场退火效果来源于该合金有大的磁感生各向异性常数Ku。     

移动磁场电磁力对铸件表面粗糙度的影响

采用移动磁场铸造薄壁铝合金流动试样，并对移动磁场铸造过程中铝合金熔体内的电磁力各分量的瞬时值及其对铸件表面质量的影响进行了理论分析。结果表明，随着磁感应强度的增加，铸件的表面粗糙度有增加的趋势，这在采用金属上型时表现更明显。由于通人电磁感应器的三相非平衡电流在铝合金熔体内所产生的电磁力是脉动的，其大小呈周期性变化，尤其是垂直于磁场运动方向上的电磁力，其脉动的幅度很大。由此认为，所产生的垂直于磁场运动方向上的脉动电磁力是引起熔体表面震荡起伏和导致铸件凝固后表面粗糙的主要原因。     

热处理对内圆水纺丝磁性能的影响

采用内圆水纺法制备出成分为Co81.9Si7.2 B2.4Fe4.7Cr3.6Mo0.2(wt.％)的非晶丝,用B-H分析仪测量了淬态和分别经去应力退火及加纵向磁场热处理过的非晶丝的磁性能,发现热处理对非晶丝磁性能影响不明显,并在原有成分基础上调整成分为Co79.2Si7B2.3Fe7.8Cr3.5Mo0.2(wt.％),对热处理前后非晶丝磁性能进行了检测,发现热处理后磁导率、饱和磁感应强度和矫顽力明显增大,讨论了不同热处理制度对磁性能的影响,并从磁畴变化的角度分析了影响机理.     

基板表面特性对彩涂板涂层附着力的影响

涂层附着力是评价彩色涂层钢板质量好坏的一个重要技术指标。根据现场生产实绩统计,确定了涂层附着性劣化与基板类别和来源的关系,采用电化学电位测试和辉光光谱仪(GDS)表面成分分析对彩涂基板的表面特性进行了分析,研究基板表面特征对彩涂板涂层附着力的影响。结果表明,彩涂基板的表面电化学活性对彩涂板的涂层附着力有明显影响,而基板的表面电化学活性则与表面特定合金元素铝的富集相关。     

成膜时外加稳恒磁场对Fe-Ga-Al-Y磁致伸缩薄膜磁性能的影响

借助自行设计的磁场发生器,以铍青铜为衬底,采用离子束溅射沉积法在不同稳恒磁场环境下制备Fe-Ga-Al-Y磁致伸缩薄膜(MF)样品,其成分为Fe_(74.34~79.33)Ga_(11.45~13.73)Al_(5.33~6.95)Y_(3.27~4.36)。采用原子力显微镜(AFM)与扫描电镜(SEM)观测Fe-Ga-Al-Y MF表面形貌,通过激光微位移传感器和交变梯度磁强计分别对薄膜样品的悬臂梁自由端偏转量与磁滞回线进行测定,研究Fe-Ga-Al-Y MF表面形貌以及成膜时外加稳恒磁场方向及大小对Fe-Ga-Al-Y MF磁性能的影响。研究结果表明:通过IBSD法制备的薄膜样品表面光滑平整,无明显的缺陷,薄膜组织结构均匀致密,具有优异的成膜质量。成膜时施加的稳恒磁场能调控薄膜的易磁化轴方向,Fe-Ga-Al-Y MF的易磁化轴方向与成膜时所施加的稳恒磁场方向一致;成膜时施加与衬底短轴方向平行的稳恒磁场,可以显著提高Fe-Ga-Al-Y MF的饱和磁致伸缩性能,且随着磁场的增大,薄膜的饱和磁致伸缩性能逐渐增加。薄膜面内(沿着x轴方向、y轴方向)的饱和磁化强度、矫顽力也随着磁场的增大而逐渐增大。     

表面机械研磨处理制备纳米晶Ni表层的磁性能研究

通过表面机械研磨处理(SMAT)在镍样品表面形成一层纳米品表层,组织和成分分析表明不锈钢球上的Fe、Cr等元素在研磨处理过程中能扩散和渗入Ni样品表层,Fe、Cr等元素在升温过程中能进一步扩散和均匀化,并能与Ni元素结合成新合金.新合金的形成导致Ni表层磁性能发生变化.研究表明:经SMAT制备的纳米晶M表层的居里温度可达600℃以上,远高于粗晶纯Ni的354.3℃,显示了SMAT不仅是一种表面纳米化工艺,而且是一种有效的表面改性工艺.     

涂层厚度对气化模铸钢件表面含碳量的影响

用EPS做模型，干砂造型在负压的状态下浇注ZG25，系统研究涂层厚度对气化模铸造碳钢件表面含碳量变化。结果表明，适当的涂层厚度，铸件表面含碳量不会变化，随着涂层厚度的增加，铸件表面脱碳区－增碳区－正常区。     

磁场热处理对磁性吸波材料微波吸收特性的影响

采用高能球磨及热处理方法制备Nd11.76Fe82.36B5.88和Nd11.76Fe77.36Cr5B5.88粉体,借助X射线衍射仪和矢量网络分析研究磁场热处理对粉体组织结构和微波吸收特性的影响。结果发现:在热处理过程中,加入磁场可以促进Nd11.76Fe82.36B5.88粉体各铁磁性相和非铁磁性相的晶粒长大,使Nd11.76Fe82.36B5.88粉体反射率的最小值从普通热处理粉体的-14 dB降低到-24.3 dB,Nd11.76Fe77.36Cr5B5.88粉体的反射率最小值从普通热处理粉体的-30.5 dB降低到-48 dB;磁场热处理使Nd11.76Fe82.36B5.88和Nd11.76Fe77.36Cr5B5.88粉体的吸波带变窄,且在微波损耗过程中,磁损耗作用增大,而介电损耗作用减弱。     

热处理对35CrMo钢磁性能的影响

基于磁矫顽力和磁巴克豪森噪声(MBN)两种无损检测方法,研究不同热处理状态下35CrMo钢磁性能的变化规律,并以硬度测试作为对比验证。结果表明,相比于原始状态,淬火使35CrMo钢晶粒细化,矫顽力由10.42 A/cm提高至19.85 A/cm,增幅约90.40%,MBN应力集中明显;回火后,组织均匀,MBN应力水平整体下降,矫顽力降为12.50 A/cm,但最终的增加幅度仍有19.96%,与表面硬度变化基本一致,表明通过材料磁特性测量可有效表征不同热处理状态下的微观组织与力学性能,为产品质量在线检测提供技术参考。     

Ni对FeCuNbSiB纳米晶合金恒导磁性能的影响

采用成分为Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7(at%)和Fe74-xNixCu1Nb3Si15B7(x=1,3)、Fe76-xNixCu1Nb3Si11B9(x=5、7、10、15)的非晶合金带材卷绕成环形铁芯,分别进行普通热处理和磁场热处理后检测铁芯磁性能。结果表明,随合金中Ni含量的增加,铁芯磁导率明显降低,可达到1.2k;交流损耗值比Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7合金铁芯降低了一个数量级;添加Ni元素后,铁芯抗直流性能明显改善,这是由于合金的磁畴结构发生了细化,感生磁各向异性增强而引起的。     

表面清洁度对环形焊缝涂层性能的影响

介绍了国外对涂敷在不同等级表面清洁度环形焊缝上的一系列涂层进行的阴极剥离试验和水浸试验,通过评估涂层性能得出环形焊缝涂层的性能评价结果,证实了环形焊缝涂层的性能与表面清洁度直接有关。     

退火温度对FeCuNbSiB纳米晶合金磁性能的影响

用熔体快淬法制备出3种FeCuNbSiB纳米晶合金带材,绕制成50 mm×32 mm×20 mm的环形磁环,随后在530~620℃下进行等温退火,研究退火温度对合金磁性能的影响。结果表明:随着退火温度的增加,合金内部晶化相的晶粒尺寸和体积分数有所增加。在550~600℃等温退火后合金具有相对较低的矫顽力(Hc为1.0~1.5 A/m,测试条件:Bm=100 mT,f=10 kHz)和损耗值(Pm为1.4~1.8 W/kg,测试条件:Bm=300 mT,f=10 kHz),特别是经过570~590℃退火后合金在1 kHz^50 kHz频率范围内具有最佳的磁导率。同时,在1 kHz^10 MHz频率范围内,不同测试频率下合金阻抗值对应的最佳退火温度也不同。     

固化剂对非晶纳米晶铁芯磁性能的影响

研究了固化剂对非晶纳米晶带材制作的铁芯磁性能的影响规律。结果表明,在不同粘度条件下,固化剂的热膨胀系数随温度的增加而增加,但存在两个转折点,这与其中发生的晶型转变有十分密切的关系;随着固化剂粘度增加,非晶铁芯和纳米晶铁芯的损耗变化率增加,磁导率变化率先增大后减小,这主要是由于在不同粘度下固化剂的膨胀系数不同导致铁芯内应力不同而引起铁芯磁性能的变化。本研究中,非晶和纳米晶铁芯在粘度为90 MPa·s时,损耗及磁导率变化值较低。