颗粒包覆软磁复合材料制备和电磁特性研究进展

具有大功率、低损耗及高温使用特性的软磁复合材料是目前磁性材料领域研究的一个重要方向。这种材料可以制备特定环境使用的高性能电磁部件,如高温和高速电机的转子,在航空航天、电子电工、能源和混合动力汽车等领域有着潜在的应用前景。由于软磁复合材料具有较低的成本和较好的耐蚀性,有希望发展成为实用的新型软磁材料,弥补传统金属软磁材料和软磁铁氧体使用性能的不足,一直受到人们的重视并得到了广泛的研究。结合作者所在实验室近几年来在软磁复合材料领域的研究工作,介绍国内外在金属磁性颗粒包覆软磁复合材料的制备工艺、界面结构和电磁特性及其应用的研究进展。根据研究现状和实际应用的要求,提出软磁复合材料研究所面临一些问题,并对这类材料的发展进行展望。     

(TiZr0.35)(V0.5Mn1.1-xCr0.4Nix贮氢合金的相结构和电化学性能

研究了(TiZr0.35)(V0.5Mn1.1-xCr0.4Nix)(x=0.7～1.0)贮氢合金的相结构及电化学性能.XRD及SEM分析表明:合金主要由具有六方结构的C14型Laves相和TiNi基第二相组成,随着Ni含量x的增加,合金晶胞体积逐渐变小,C14型Laves主相含量逐渐增多.电化学测试结果表明:随着Ni含量x的增加,合金的高倍率放电性能及循环稳定性均得到显著改善;合金的贮氢容量随着Ni替代量的增加而先增后减,当x=0.9时,达到最大电化学容量404mAh/g.     

磁场着色探伤法及其应用

在压力容器检测中,宏观裂纹较易发现,而表面裂纹则往往被漏检。表面微裂纹大都属于延迟性冷裂纹、分布广,扩展速度较快,出现几率也较大。它的存在将大大降低焊缝强度,最终可能导致设备的破坏。     

磁场热处理温度对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.8储氢合金倍率性能的影响

在不同温度下对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.8储氢合金进行磁场热处理,分别对合金的电化学性能、磁性能、合金的相组成及点阵参数进行测试和计算。结果表明:合金在磁场热处理前后的相组成没有发生明显变化,主相均为Ce2Ni7型(Nd,Mg)2(Ni,Co)7相和CaCu5型NdNi5相。磁场热处理使Ce2Ni7型磁性相的易磁化轴沿c轴取向,且晶格参数c增大,氢质子在四面体间隙中迁移的势能减小,合金的倍率性能大幅提高。温度越高,磁场热处理对合金的倍率性能改善越明显。     

High-performance α-Fe/Pr2Fe14B-type nanocomposite magnets fabricated by direct melt spinning

High-performance α-Fe/Pr2Fe14B-type nanocomposite magnets based on the compositions of Pr8Fe86B6 microalloyed with Co, Nb and C were fabricated by direct melt spinning. The coercivity was greatly improved from 5.5 kOe for the Pr8Fe86B6 ribbons to 7.4 kOe for the Pr8Fe85NbB5C ribbons. The balanced high coercivity and remanence were obtained in Pr8Fe75Co10NbB5C ribbons due to the Co substitution for Fe, which led to the significant improvement of magnetic properties in these ribbons. A remanence ratio of 0.82, a coercive field of 6.6 kOe and a maximum energy product of 26.2 MGOe in melt-spun Pr8Fe75Co10NbB5C ribbons were obtained at room temperature.     

电弧放电方法制备Co掺杂AlN纳米棒

AlN是一种性能优良的半导体材料,理论预测其可能具有过渡金属掺杂的室温铁磁性,因而受到广泛的重视.采用电弧放电方法,通过电弧熔炼Al、Co块体获得合金,然后使合金在放电过程中与通入的氮气直接反应,首次获得了Co掺杂AlN纳米棒.纳米棒的长度约为几个微米,直径在40～120 nm之间,并在磁性能测试中观察到了室温铁磁性.对不同区域产物的物相,化学组成和显微结构进行了分析表征.     

硼添加对(Ti0.65Zr0.35)1.10(V0.5Mn0.3Cr0.4Ni0.8)Bx合金结构和电化学性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜和电化学测试设备,研究添加不同含量硼对(Ti0.65Zr0.35)1.10(V0.5Mn0.3Cr0.4Ni0.8)Bx (x=0,0.01,0.05,0.1,0.2)储氢合金组织结构和电化学性能的影响。结果表明,由于硼的添加,合金中出现了不易形成氢化物的棒状VB相,降低了合金的可逆放电容量,提高了合金的活化性能、循环稳定性和合金的倍率性能。分析表明,主要是由于棒状VB相增加了氢在合金中的扩散通道,增加了相界面,减小了合金在充放电过程中的晶格应力。合金电极的反应阻抗随着硼含量的增加而减小,合金的倍率性能和循环性能明显优化。     

熔体快淬法制备2:17型ReCo(Re=Sm, Ho, Er)合金薄带的磁性能研究

通过熔体快淬法制备了Re (CobalFe0.10Cu0.08Zr0.03)7.55(Re=Sm, Ho, Er)合金,并对室温、高温磁性能进行了研究。结果表明,Ho元素取代50%Sm元素的(Sm0.5Ho0.5)(CobalFe0.10Cu0.08Zr0.03)7.55合金具有良好的室温磁性能,合金薄带矫顽力超过800 kA/m。Sm (CobalFe0.10Cu0.08Zr0.03)7.55合金薄带矫顽力随温度上升先下降后上升,至400 ℃达到峰值,随即开始快速减小;其饱和磁化强度随温度升高不断降低。(Sm0.5Ho0.5)(CobalFe0.10Cu0.08Zr0.03)7.55试样的矫顽力随温度上升逐渐下降;其饱和磁化强度则随温度上升先逐渐升高至400 ℃达到峰值,然后开始降低。温度高于250 ℃时,未进行重稀土元素取代的样品相对矫顽力水平较高;300 ℃以上,Ho取代50%Sm元素的试样其饱和磁化强度具有明显的优势。对Ho取代比例进行有针对性的优化有望成为获得优良的高温磁性能的有效途径     

Ti掺杂对ZrCo贮氚合金中氦行为的影响研究

采用掠入射X射线衍射(GIXRD)、弹性离子反冲(ERD)、氦热解吸(TDS)、扫描电镜(SEM)对直流磁控溅射法制备的含氦Zr-Co、Zr-Ti-Co薄膜进行分析,分别得到样品物相、氦的深度和浓度分布、氦热解吸图谱以及热解吸前后的表面形貌。氦热解吸实验曲线反映出Ti的掺杂有利于抑制ZrCo贮氚合金中氦的迁移、聚集和发展,提升相应捕陷位置中氦的释放温度;氦热解吸后,Zr0.8Ti0.2Co薄膜样品的晶界密度相比ZrCo薄膜样品更低,降低减少了氦泡迁移的通道,延缓高温下氦泡迁移合并的趋势,表明掺杂Ti可提升ZrCo合金的固氦能力,对高温条件下氦的释放具有抑制作用。     

Ti掺杂对ZrCo贮氚合金中氦行为的影响研究

采用掠入射X射线衍射（GIXRD）、弹性离子反冲（ERD）、氦热解吸（TDS）、扫描电镜（SEM）对直流磁控溅射法制备的含氦Zr-Co、Zr-Ti-Co薄膜进行分析，分别得到样品物相、氦的深度和浓度分布、氦热解吸图谱以及热解吸前后的表面形貌。氦热解吸实验曲线反映出Ti的掺杂有利于抑制ZrCo贮氚合金中氦的迁移、聚集和发展，提升相应捕陷位置中氦的释放温度；氦热解吸后，Zr0.8Ti0.2Co薄膜样品的晶界密度相比ZrCo薄膜样品更低，降低减少了氦泡迁移的通道，延缓高温下氦泡迁移合并的趋势，表明掺杂Ti可提升ZrCo合金的固氦能力,对高温条件下氦的释放具有抑制作用。