纳米晶SmCo7合金的相失稳及伴随的晶粒长大

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备出致密的纳米晶单相SmCo7合金块体。以此纳米晶合金为初始材料,通过系列退火实验系统研究其晶格参数、物相组成和显微组织随晶粒长大的演变特征。结果表明:纳米晶SmCo7相(1:7H)从室温至600℃都能保持很好的相稳定性和热稳定性。通过XRD分析和TEM观察证实,纳米晶SmCo7相的失稳分解和晶粒的突发长大是伴随发生的,即在较高温度(高于600℃)条件下纳米化稳定的SmCo7相会分解为Sm2Co17相(2:17R)和SmCo5相(1:5H),同时晶粒组织会急剧粗化;其中SmCo5相会以圆形析出物的形式均匀分布于晶界处和晶粒内部;随着晶粒的长大,六方结构的纳米晶SmCo7相的晶格参数a和单胞体积均线性减小,而轴比c/a则变化不大。     

碳化帆颗粒尺寸对纳米晶硬质合金组织和性能的影响

利用原位还原碳化反应制备纳米尺度的WC-Co复合粉体,应用放电等离子烧结(SPS)技术制备出纳米晶WC-Co硬质合金块体材料。分析了晶粒长大抑制剂碳化钒(VC)颗粒尺寸对纳米晶硬质合金的显微组织、晶粒尺寸及分布和力学性能的影响。结果表明:当VC的粒径减小到100 nm以下时,利用快速烧结技术可制备得到平均晶粒尺寸约为70 nm的致密WC-Co硬质合金块体材料,其物相纯净,晶粒尺寸分布均匀,维氏硬度为19.84 GPa,断裂韧性达到12.10 MPa·m1/2。     

单相Sm5Co2纳米晶合金的制备及其性能研究

以Sm₅Co₂合金为例,提出了富Sm型单相纳米晶结构的Sm-Co合金的制备方法.物相分析和显微组织观测表明,Sm₅Co₂合金只含有纯净的单斜结构Sm₅Co₂相,晶粒组织细小均匀,平均晶粒尺寸约为10 nm.在此基础上,对制备的单相Sm₅Co₂纳米晶合金块体材料的磁性能和力学性能进行了全面表征和分析.结果表明,与同种成分的粗晶合金相比,纳米晶Sm₅Co₂合金的磁性能明显提高.且硬度和弹性模量均有不同程度增加.     

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.     

纳米晶NiCrC涂层长时加热的显微组织和硬度变化

目的 探讨纳米晶NiCrC涂层长时高温条件下的显微组织和硬度演变规律。方法 采用超音速火焰（HVAF）喷涂低温球磨纳米晶合金粉末（液氮介质）制备了纳米晶NiCrC涂层,在650 ℃空气环境中对涂层进行总时长200 h的等温热处理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、维氏显微硬度计等方法,对涂层样品的显微组织、物相构成、晶粒尺寸和显微硬度进行了测试分析,同时对原料粉末也进行了相同条件下的对比分析。结果 NiCrC涂层显微组织的主要特征为：纳米晶金属相基体中弥散分布着细小的碳化物颗粒。在保温过程中,纳米晶涂层发生了再结晶和晶粒长大,并伴随有合金基体的脱溶及碳化物的析出、相变和后续生长等现象。该涂层显示出优良的高温热稳定性,在650 ℃保温50 h后,晶粒平均尺寸由初始态的41 nm增长至相对稳定值约100 nm。保温后涂层的硬度总体有所提升,由初始的697HV300（15 s）先升高至最大值801HV300（15 s）,而后降至相对稳定值729HV300（15 s）左右。纳米晶粉末的组织和硬度变化特点与涂层相似。结论 在650 ℃保温过程中,纳米晶NiCrC涂层中的合金相脱溶和晶粒长大导致涂层金属相基体的软化,但细小碳化物颗粒的析出强化以及由相变（Cr7C3→Cr23C6）引起的体积分数增加,不但补偿了基体的软化,而且使涂层的整体硬度有所提高。     

熔体旋淬的Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体

由硬磁相和软磁相两相混合组成的纳米复合磁体具有优越的磁性能 ,很有可能成为一类重要的实用永磁体。纳米复合磁体的磁性能与其显微组织密切相关 ,其软磁相尺寸要比硬磁相畴壁宽度为了在硬磁相与软磁相之间获得最佳的交换耦合重要得多。为获得最佳性能的纳米复合磁体的最佳显微组织 ,是由平均晶粒直径约为 10ｎｍ的软磁相与平均直径约为 2 0ｎｍ的硬磁相所组成。但是为了获得理想的双相显微组织是不可能的。为了由快淬非晶合金得到α Ｆｅ细晶 ,可添加Ｎｄ和Ｚｒ之类元素作为在晶化退火时阻止α Ｆｅ晶粒长大的抑制剂 ,但这又会导致纳米磁…     

钴含量对电沉积纳米晶镍钴合金组织与力学性能的影响

采用脉冲电沉积技术制备钴含量在2.4%～59.3%范围内的镍钴合金.利用XRD与TEM技术对纳米晶镍钴合金的组织结构进行表征.结果表明:所有成分的纳米晶镍钴合金均为面心立方结构的单相固溶体,平均晶粒尺寸为11～24 nm,且平均晶粒尺寸随钴含量的增加而减小,镍钴合金镀态下TEM组织中观察到的晶粒尺寸与XRD测量结果一致;纳米晶镍钴合金抗拉强度为1 300～1 650 MPa,断裂伸长率为10.5%～14.5%,镍钴合金的抗拉强度与断裂伸长率均随钴含量的增加而提高;随着钴含量的不断增加,镍钴合金在单向拉伸过程中的应力诱发晶粒长大被逐渐抑制,提高加工硬化率,塑性失稳被延迟,从而提高塑性.     

三元Cu60Ni20Cr20合金的制备及其显微组织

采用机械合金化,随后在750℃、58 MPa 下热压制备了致密的块体纳米晶Cu60Ni20Cr20合金,用x射线衍射仪、扫描电子显微镜等分析手段对比研究了不同晶粒尺寸的Cu60Ni20Cr20合金的显微组织.结果表明:随着球磨时间的延长,由于晶粒的细化和应变的结果,衍射峰偏移并有明显的宽化产生,Cr在Cu中的固溶度明显增加,在球磨40 h后,合金已由双相变成亚稳态的单相.由于机械合金化的粉末处于非平衡态,其过饱和固溶体随热压和真空退火过程的进行会慢慢分解,合金由单相变成两相,a-Cu和γ-Cr两相颗粒均成倍长大,但仍保持纳米级尺度.扫描电子显微镜(SEM/EDX)观察表明,合金致密度很高且显微组织均匀.讨论了晶粒细化对合金显微组织的影响.     

层错能对电沉积纳米晶Ni-Fe合金显微组织与力学性能的影响

采用脉冲电沉积方法,通过改变Fe含量获得不同层错能的纳米晶Ni-Fe合金。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)与拉伸试验研究纳米晶Ni-Fe合金的显微组织和力学性能。结果表明:制备的Ni-Fe合金均为面心立方结构的单相固溶体,平均晶粒尺寸为12~25 nm,且平均晶粒尺寸随层错能的减小而减小。纳米晶Ni-Fe合金抗拉强度为1361~1978 MPa,断裂伸长率为9.3%~13.2%,纳米晶Ni-Fe合金的抗拉强度和断裂伸长率均随层错能的减小而增加。合金抗拉强度的增加是细晶强化作用的结果。随着Ni-Fe合金层错能的降低,加工硬化率提高,塑性失稳被推迟,从而获得较高的塑性。     

铝合金表面高能喷丸纳米化过程中析出相的返溶

利用HRTEM和TEM研究了Al-Zn-Mg合会高能喷丸表面纳米化过程中微观结构的演变。结果表明，经表面高能喷丸处理，样品表面形成了厚度约20μm的纳米晶层，随温度的增加，平均晶粒尺寸由约20nm逐渐增加到约100nm；随着塑性变形量的增加，η相在纳米晶区内几乎完全返溶，形成晶粒尺寸小于100nm的单相α过饱和固溶体。其原因可能是由于α固溶体的晶粒尺寸超细化而导致固溶度增加。     

纳米晶SmCo_(8.9)Si_(0.9)永磁合金相变特征及其磁性能变化研究

首次制备出具有高稳定性的Sm Co_(8.9)Si_(0.9)纳米晶合金,进而系统研究了亚稳相Sm Co_(8.9)Si_(0.9)的相变特征及相应的磁性能变化规律。发现添加元素Si可以有效提高过饱和固溶体亚稳相SmCo_(9.8)的稳定性,随着热处理温度的升高,SmCo_(8.9)Si_(0.9)纳米晶合金由SmCo_(9.8)(H)结构的单相转变为Sm_2Co_(17)(H)和Co(fcc)相,且伴随相变,矫顽力提高。其机理源于析出的细小Co相造成钉扎机制增强。进一步升高热处理温度,Sm_2Co_(17)(H)相转变为Sm_2Co_(17)(R)相,同时晶粒长大明显且晶粒尺寸分布不均匀,导致磁性能下降。     

Cr_3C_2含量和快淬速度对SmCo_(7-x)(Cr_3C_2)_x合金非晶化行为的影响(英文)

通过X射线衍射法(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和磁性测量等方法系统研究Cr3C2含量和快淬速度对SmCo7-x(Cr3C2)x(x=0.10-0.25)非晶化行为的影响。结果表明,在低的快淬速度下(20m/s)下,合金主要由SmCo7主相和少量Sm2Co17R相构成,且SmCo7相的晶粒尺寸随着Cr3C2含量x的增加而减小。随着快淬速度的增加,合金的XRD衍射峰强度变弱、衍射峰宽化,表明SmCo7主相的晶粒尺寸随着快淬速度的增加而减小。当快淬速度增加至40m/s时,SmCo7-x(Cr3C2)x(0.15≤x≤0.25)合金均形成了非晶态结构,合金的磁滞回线表现为软磁性的窄回线,矫顽力为0.004~0.007T。采用DSC对合金的晶化行为分析表明,在650°C时SmCo7相首先从非晶基体中析出,在770°C时Sm2Co17相析出。     

块状纳米晶SmCo5烧结磁体的结构及其磁性能

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备致密块状纳米晶SmCo5烧结磁体,研究磁体的结构和磁性能.XRD结果表明:球磨粉末基本为非晶结构,烧结磁体具有CaCu5结构.TEM结果表明:磁体获得晶体均匀分布的组织结构,平均晶粒尺寸约为30 nm.电子选区衍射(SAED)分析表明:磁体主相为SmCO5相.室温时磁体的矫顽力高达2.28 MA/m,而剩磁比Mr/Ms高达0.7,并通过剩磁曲线-M-H及其变化趋势,说明在纳米晶之间存在强烈的晶间交换耦合作用.烧结磁体具有良好的高温性能,773 K时其矫顽力为0.72 MA/m,矫顽力温度系数β为-0.146%/K.     

脉冲磁场处理Fe52Co34Hf7B6Cu1非晶的低温真空退火效应

对Fe₅₂Co₃₄Hf₇B₆Cu₁非晶合金进行了低频磁脉冲处理,研究低温真空退火对磁脉冲处理Fe_52Co₃₄Hf₇B₆Cu₁非晶软磁性能的影响.结果表明,磁脉冲处理导致非晶合金发生纳米晶化,析出晶态相α-Fe（Co）,晶粒尺寸为5-10 nm,形成的纳米晶粒弥散分布于非晶基体的双相纳米合金中.对磁脉冲处理的试样进行低温真空退火,可以进一步优化纳米合金的软磁性能,在100℃退火可以得到最佳的软磁性能.     

主族元素掺杂对SmCo5合金结构和磁性能影响的第一性原理计算

建立了以Al、Ga、In、Sn等元素为例的主族元素掺杂SmCo₅合金的计算模型,基于第一性原理结合统计热力学方法研究了添加元素本征特性、掺杂浓度和温度对合金物相结构和磁学性能的影响。计算结果表明,主族元素的优先占位受元素理化性质和掺杂体系占位空间大小两方面的影响;Al和Ga的添加有利于SmCo₅体系保持结构稳定性,且Al的占位概率随温度变化不明显,适用于较宽的温度范围。几种主族元素添加均削弱SmCo₅体系的总磁矩,而In掺杂体系具有相对较大的总磁矩,主要原因是In原子半径较大,引起掺杂体系晶格畸变,使In周围次近邻的Co原子出现磁矩增大的现象,对体系的总磁矩下降具有弥补作用。基于计算结果分析优选出利于SmCo₅体系结构稳定性和磁性能的主族元素Al和In,且预测了Al和In的最佳掺杂浓度范围。     

快速凝固AZ91D镁合金的相结构及位错

采用TEM和XRD分析技术研究了快速凝固AZ91D镁合金的相结构及位错。实验发现，在急冷快速凝固条件下，AZ91D镁合金惯常发生的L→α-Mg Mg17Al12共晶反应在很大程度上被抑制，形成了以过饱和的α-Mg为主相的快速凝固组织。凝固组织由尺寸为0．8gm～6gm的α-Mg晶粒、离散分布于晶内和晶界上的尺度在5nm-70nm之间的少量的椭球形Mg17Al12和极少量的多角形Al8Mn5颗粒、以及弥散分布于晶内的非常细小的不规则形态β-AlMg相组成。β-AlMg相为从α-Mg晶内过饱和析出的、逐步向Mg17Al12相过渡的亚稳定组态。在a-Mg晶粒内存在着大量的位错缠结和位错胞，位错胞尺寸在0．2μm～0．74μm之间；高密度位错主要存在于在α-Mg的(002)密排晶面上，且呈现出明显的方向性。     

SPS制备SmCo7-xFex块状纳米晶磁体的研究

采用高能球磨法制得SmCo7-xFex非晶粉末,然后采用放电等离子技术将其烧结为块状纳米晶磁体,对磁体的微观结构和磁性能进行了观察和测试.结果表明,SmCo7-xFex球磨5 h后成为非晶粉末,经SPS烧结后得到1:7相.TEM观察表明,磁体晶粒尺寸在20～50 nm.另外,磁体具有较好的磁性能,当x=0.4时,矫顽力为992.8 kA/m,剩磁为0.634T,(BH)max为69.75KJ/m3.     

高矫顽力2：17型SmCo永磁合金的时效处理与磁性能的研究

利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线电子能谱分析以及磁性测量的方法，研究了高矫顽力2：17型钐钴稀土永磁合金在等级时效过程中磁性能的变化与时效处理条件及显微组织结构的关系。试验结果表明：合金一经时效，就由单相固溶体分解为2：17相和1：5相，在随后降低温度的等级时效过程中，内禀矫顽力Hci的提高可以认为是由两相成分的变化进而导致畴壁能差的变化引起的，另外时效过程中产生的晶界析出物对矫顽力的提高也起了一定的作用。     

Effect of Fe on Microstructure and Coercivity of SmCo-Based MagnetsEI北大核心CSCD

High-temperature permanent magnets have an important application in the aerospace and other high-tech fields, among which 2:17-type SmCo magnets have become the first choice for high-temperature permanent magnets due to the strong magnetic anisotropy and high Curie temperature. Although there are studies on the effect of Fe on the remanence and coercivity, the role that Fe plays on coercivity mechanism of SmCo magnets is still unclear. In this work, Sm(CobalFexCu0.08-0.10Zr0.03-0.033) z (x= 0.10-0.16, z=6.90 and 7.40) magnets are prepared and the magnetic properties under different temperatures are investigated. The magnets with an intrinsic coercivity of 603.99 kA/m and a maximum energy product of 87.30 kJ/m(3) at 500 degrees C. are obtained. It is revealed that at room temperature the coercivity of the magnets increases with increasing Fe content, however, at 500 degrees C. the coercivity shows an opposite dependency on Fe content. Moreover, the effect of Fe on coercivity is more obvious at low z value. The phase structure and composition analyses were characterized by XRD and TEM. The results show that with the increase of Fe content, the size of the 2: 17R cell phase increases, the volume ratio of cell boundary 1: 5H phase decreases, and furthermore, both Fe content in the 2: 17R phase and Cu content in the 1: 5H phase increase. The variations of Fe and Cu contents in both phases lead to the change of the domain wall energy difference. With the increase of Cu content of 1:5H phase, the domain wall energy of 1: 5H phase (gamma(1:6)) drops faster at room temperature, the coercivity is determined by gamma(2:17)-gamma(1:5), so the coercivity increases with increasing Fe content. While at 500 degrees C, due to gamma(1:6) at its Curie temperature, the coercivity is mainly determined by the domain wall energy of 2: 17R phase (gamma(1:17)), which decreases with increasing Fe content. The increase of Fe content at the low z value results in a smaller growth of cell size, which leads to a more significant change in coercivity.     

冷却速率对FeSiBCuNb合金条带磁学和耐腐蚀性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD),振动样品磁强计(VSM),电化学工作站以及扫描电子显微镜(SEM)等试验仪器对辊速为14.65和43.96 m/s旋淬制备的Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3(C1和C2)合金条带进行了测试分析.XRD结果显示,低冷速下制备获得了非晶/纳米晶双相(C1)合金,高冷速制备的合金(C2)为...