FeCoRE磁交换常数第一性原理计算和居里温度提高机制研究

信息通讯和军事电子技术发展对磁性材料的高温磁性提出了越来越高的要求,研究高温环境下高效稳定工作的磁性材料具有重要意义.本文结合第一性原理和蒙特卡洛方法,研究了Fe、Co比例和稀土元素(Gd、Tb、Dy)掺杂对合金FeCo晶体结构、磁交换常数和高温磁性的影响.结果表明随着Co含量增加,合金晶体结构从体心立方向简单和面心立方转变,当Co含量为50%时,Fe-Co键长最短,最近邻磁交换常数从18.05 meV增加到30.03 meV,使FeCo的居里温度提高到1580 K,相比于Fe的居里温度增幅达到60%.将稀土元素掺入FeCo体系后,发现3.125%含量Er、Dy、Tb的掺杂对合金FeCo居里温度分别有60K、45K和20K的提高,电子构型重构导致强的稀土元素与Fe和Co之间的交换作用是居里温度提升的主要原因.

基于人工表面等离激元的小型化电可调缺口带滤波器

具有小型化的缺口带滤波器在微波集成系统中具有广泛的应用前景.本文基于倒山形单元的人工表面等离激元(spoof surface plasmon polariton,SSPP)提出了一种新型小型化电可调缺口带滤波器.与相同横向尺寸的传统SSPP单元相比,所提出的倒山形单元的色散曲线表现出更好的慢波特性,渐近频率降低至原来的55%.缺口带的频率可通过调整变容二极管两端的偏置电压来动态控制.随着偏置电压从0.5 V增至30 V,缺口带频率从2.1 GHz移动到2.3 GHz,实现动态调节.仿真结果表明,缺口带滤波器通带内实现了较低的插入损耗(S_(21)<-1 dB)和良好的回波损耗(S_(11)>-10 dB),并且具有小型化的优势,尺寸仅为0.78λ_(g)×0.35λ_(g),λ_(g)是中心频率处的波长.采用印刷电路板技术实际加工了缺口带滤波器.实物测量和仿真结果吻合较好,验证了设计的可靠性.

基于非线性电路的双频带脉冲波选择性超表面吸收器设计

本文提出一种基于非线性电路的双频带脉冲波形选择性超表面吸波器(MetaSurface Absorber,MSA).设计的双频带MSA单元结构由放置在同一平面上两个形状相同但线宽不同且集成二极管与电阻电容并联的非线性电路的金属方环形谐振器、中间介质层以及金属接地面构成.仿真结果表明,在-20~10 dBm功率范围内,双频带MSA随功率的增加对短脉冲波吸收率先增大再减小.当功率为-5 dBm时,设计的双频带MSA对脉冲波吸收率在3.2 GHz和4.1 GHz分别可达97%和92%,连续波吸收率只有28%和39%.另外,MSA吸收率随脉冲宽度的增大逐渐减小.进一步研究表明,该双频带MSA在功率为-5 dBm的TE模和TM模脉冲波,斜入射角为0°~60°范围内吸收率超过70%.还研究了非线性电路中电阻、电容参数对设计的MSA脉冲波和连续波吸收率的影响.本文所提出的双频带脉冲波选择性MSA显示了其在无线通信以及抗电磁干扰领域具有潜在的应用前景.

刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结

热力学计算表明:在Al2O3SiO2ZnO三元体系中,硅酸锌(Zn2SiO4)和锌铝尖晶石(ZnAl2O4)生成Gibbs自由能在温度为1326.85℃以下是负值,莫来石(3Al2O3·2SiO2)的Gibbs生成自由能在温度为426.85℃以上是负值。系统中Al2O3富存的条件下,Al2O3可与Zn2SiO4反应生成锌铝尖晶石。以ZnO,SiO2,Al(OH)3为原料,通过固相反应合成刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料。研究烧结温度和气氛对刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结性能的影响。用X射线衍射分析复相材料中的物相成分。用扫描电子显微镜观察复相材料的显微结构。结果发现:Al2O3SiO2ZnO三元体系在所选择的配料点,1300℃及1600℃时均能生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石3种物相,不会出现低熔点的硅酸盐相,这明显区别于Al2O3MgOSiO2三元体系,该体系在1500℃左右会出现低熔点相。试样在900℃烧成后出现锌铝尖晶石相。随着温度升高,试样的致密化过程加快,部分抵消了1300℃左右莫来石形成所产生的体积膨胀。当烧结温度高于1300℃时,试样的致密化过程大大加快。还原性气氛不利于刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结。

脉冲激光沉积(La(0．2)Bi(0．8)FeO3)(0．8)-(NiFe2O4)(0．2)薄膜及其多铁性能研究

采用脉冲激光沉积法,在(100)SrTiO_3基底上,制备了(La_(0.2)Bi_(0.8)FeO_3)_(0.8)-(NiFe_2O_4)_(0.2)(LBFO-NFO)多铁薄膜,通过X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜确定了LBFO-NFO多铁薄膜的显微结构,通过标准铁电测试系统(RT-66A)和振动样品磁强计(VSM)分别测试了LBFO-NFO多铁薄膜的铁电性能和铁磁性能.研究发现:多铁薄膜中LBFO和NFO二相均沿(100)方向外延生长,晶粒尺寸在100～150nm之间;薄膜具有明显的电滞回线(P_=7.6μC/cm^2)和磁滞回线(M_s=4.12×10~4A/m),显示出明显的铁电铁磁共存特性.通过对薄膜生长条件的控制,可削除杂质相,减小LBFO-NFO薄膜的漏电流,提高铁电及铁磁性能.

低Cr_2O_3含量Al_2O_3-MgO浇注料物理性能及物相变化研究

本文研究了低Cr2O3含量Al2O3-MgO浇注料的物理性能,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对浇注料的物相变化和显微结构进行了分析。结果发现:镁铝尖晶石含量可控制浇注料的显气孔率、体积密度、线变化率及强度。高温下Cr2O3消失是因为其固溶于新生成的MgAl2O4相中,固溶的存在提高了浇注料的物理性能。采用硅微粉结合时,高温下会产生一定的镁橄榄石相。

磁性纤维吸收剂的国内外研究进展

电磁污染的日益严重和军事隐身技术的需求为吸波材料的研究和发展提供机遇。吸波材料对电磁波的吸收主要依赖于填充其中的电磁波吸收剂。磁性纤维吸收剂以其良好的电磁性能可调性,高的磁导率和磁损耗,得到国内外学者的广泛关注和研究。综述铁氧体磁性纤维、金属磁性纤维、磁性非晶纤维、纳米纤维几种吸收剂的研究现状,并对它们各自的特点及发展作了较为详尽的评述。认为磁性纤维必将向着多功能化、非晶化、纳米化的方向发展。

羰基铁镍纤维的结构控制及微波磁学性能研究

将不同比例的羰基铁和羰基镍混合气体在磁场引导下加热分解、形成了铁含量分别为80、55、20(ω/%,质量分数,下同)的羰基铁镍纤维。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了羰基铁镍纤维相组成和形貌特征。将羰基铁镍纤维混合于环氧树脂中,经强磁场取向后制成同轴样品,通过矢量网络分析仪研究了其在2～18 GHz范围内的微波磁性能。结果发现:羰基铁镍纤维的直径、长径比及形貌可通过磁场大小调节。对于直径为微米级的羰基铁镍纤维,其饱和磁化强度对微波磁性能的影响远大于直径及长径比的影响。当铁含量为20%纤维的直径减小到亚微米(0.8μm)时,由于忽略了趋肤效应以及高的长径比,使其微波磁性能急剧提高。

羰基铁镍纤维的磁场诱导制备及结构特性研究

以羰基铁与羰基镍为原料,采用磁场诱导热分解法制备了羰基铁镍纤维.研究了羰基铁和羰基镍在不同的流量比下,所制备纤维的结构、形貌特征.结果发现:不同组份的羰基铁镍纤维,呈现不同的结构(bcc或fcc),且碳元素以不同形式存在,其形貌呈现直线型、“Y”型和“Z”形的特征.通过对羰基铁镍纤维生长机理的研究,发现纤维呈现不同形貌的原因,是由于受到晶体生长界面干扰的影响.通过对影响羰基铁镍纤维生长因素的调控(分解温度和磁场强度等),可改变羰基铁镍纤维的形貌和直径.

α-Al_2O_3含量对刚玉-莫来石材料物理性能的影响

以电熔莫来石、板状刚玉为骨料,加入不同量α-Al2O3细粉,在1600℃保温3 h烧成。检测了试样的体积密度、显气孔率、抗折强度、抗热震性,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和EDAX分析了试样的显微结构。结果表明,试样在经过1600℃烧成后,随着α-Al2O3微粉含量的提高,试样体积密度和高温抗折强度呈先升高后降低的趋势,耐压强度逐渐降低;α-Al2O3微粉含量为8%的刚玉-莫来石材料,经1600℃烧成后α-Al2O3颗粒长大,分布均匀,结合紧密,形成连续的交错网络骨架结构,具有较好的物理性能。

石墨含量对Al_2O_3-C材料物理化学性能的影响

Al2O3-C材料具有较好的高温性能,广泛应用于连铸功能性耐火材料。为满足洁净钢技术的发展要求,本文研究了石墨含量对Al2O3-C材料物理化学性能的影响。以不同粒度的电熔白刚玉为主要原料,加入SiC微粉和金属Al抗氧化剂,以酚醛树酯为结合剂,研究了石墨含量对不同温度下Al2O3-C材料物理性能及抗渣侵蚀性的影响。结果显示,碳含量的降低,材料的显气孔率下降,体积密度增大,冷态和高温强度增加。不同碳含量的Al2O3-C材料都显示出良好的抗渣侵蚀性能。

铁镍纤维的磁场诱导制备及电磁性能研究

羰基铁和羰基镍的混合蒸汽受热后分解产生的铁、镍原子在外加磁场的诱导下形成铁镍纤维。通过控制羰基铁和羰基镍的体积比，混合蒸汽的分解温度和外加磁场强度等因素，可制备出铁含量在10％～90％（质量分数）、镍含量在90％～10％（质量分数）之间的铁镍纤维，其直径可在2～10μm内调控。分析了铁镍纤维的结构特征，结果发现铁含量不同的铁镍纤维，碳元素以不同形式存在，其形貌呈现直线型、“Y”字型和“Z”字形特征。并通过对影响铁镍纤维生长因素的调控，可实现铁镍纤维形貌和直径的可调。将铁镍纤维和树脂混合后制成波导样品，采用网络分析仪在X波段测量了铁镍纤维的电磁参数。结果显示铁镍纤维具有较高的磁导率和较好的频散特性。在8GHz处磁导率实部接近3，虚部约为1．2。

TiO_2含量对Al_2O_3-C质耐火材料性能的影响

碳复合耐火材料是现今耐火材料的发展方向之一,因为引入石墨,使材料具有较高的强度和良好的抗渣侵蚀性能,但碳本身在高温下易被氧化,这一特点限制了其使用寿命的进一步提高。以不同粒度的刚玉和石墨为骨料,以金属Si粉、Al粉和SiC微粉为抗氧化剂,以酚醛树脂为结合剂,研究不同含量的TiO2对Al2O3-C质耐火材料性能的影响。结果表明,随着TiO2含量的增加,Al2O3-C质耐火材料的耐压强度提高,其显气孔率和体积密度的变化不大;一定含量的TiO2有助于提高Al2O3-C质耐火材料的高温强度和抗氧化性能。

石英晶粒度对石英捣打料性能的影响

研究了平均晶粒度分别为147、166和550μm的3种石英对石英捣打料加热永久线变化和强度的影响。结果表明:不同晶粒度的石英,其晶型转变温度也不尽相同,主要原因在于石英的结晶度不同,其热效应出现差异。石英捣打料在1 100℃热处理后失去自由水和结晶水而导致收缩;1 600℃烧后,由于存在鳞石英向方石英的相转变,有显著的体积膨胀,且随着晶粒增大,体积膨胀减小,强度显著提高。

电磁场作用下高铁渣对MgO-C耐火材料的侵蚀

电磁场会促使熔渣中的铁、锰离子与MgO-C耐火材料反应形成锰掺杂镁铁尖晶石相,为进一步研究锰掺杂镁铁尖晶石的生成形貌及特征,采用Fe2O3质量分数为53.62%、CaO与SiO2质量比为0.8的高铁渣,分别在有、无电磁场环境下,对碳质量分数为14%的MgO-C耐火材料进行渣蚀试验。结果表明:感应炉存在电磁场,使熔渣中部分Fe2+/Fe3+与镁砂中Mg2+发生置换形成镁铁尖晶石,其含有少量Mn2+离子;镁铁尖晶石中铁含量从渣蚀层到渗透层急剧降低,锰含量几乎维持不变;侵蚀后试样渗透层较明显。电阻炉无电磁场,则侵蚀后试样没有形成镁铁尖晶石,熔渣中Si、Ca渗透到方镁石晶格中,形成钙镁榄橄石低熔相,将镁砂溶解到熔渣中;渣蚀层有明显的MgAl2O4生成。

石英质捣打料的烧结性能研究

以大容量中频炉用石英质捣打料为对象,研究在不同烧结温度、添加不同含量促烧剂条件下烧结捣打料的性能。结果表明,石英平均晶粒度为550μm;α-磷石英向α-方石英的相变温度约为1 250℃;随着促烧剂含量的增加,1 100℃烧结试样的线变化率总体呈增大趋势,1 600℃烧结试样的线变化率先增大后减小,试样的显气孔率总体呈降低趋势,捣打料的耐压强度均随促烧剂含量的增加而逐渐增大;促烧剂对捣打料中温烧结强度影响明显,其高温烧结则主要依赖于石英粉体。

具有雷达波吸收功能的纤维类吸波材料研究

综述了具有雷达波吸收功能的纤维吸波材料的研究进展,对磁性纤维、导电纤维以及纳米纤维三种吸收剂的理论和实验研究进行了综合与分析.与各向同性材料相比,纤维吸波材料具有较大的雷达波损耗能力,可实现现代雷达隐身材料所需的"厚度薄、质量轻、频带宽、吸波强"要求.

Fe_2O_3/SrO摩尔比和焙烧温度对锶铁氧体粉体形貌和磁性能的影响

以钢铁厂副产品铁鳞为主要原料,采用传统陶瓷合成方法,制备了永磁锶铁氧体粉体。研究了锶铁摩尔比(SrO∶nFe2O3)和焙烧温度对铁氧体粉体显微结构和磁性能的影响。结果发现,锶铁氧体(SrO·nFe2O3)中n值变小,晶胞a轴变短,c轴变长,晶胞体积变小;粉体的矫顽力从204kA/m增加到264kA/m,剩余磁化强度略有降低。焙烧温度增高使锶铁氧体晶粒变大,当温度达到1250℃时,晶粒尺寸增大到1.5μm,矫顽力Hcj则由271kA/m急剧降低到125kA/m,剩余磁化强度则由37.5 A·m2/kg增加到39.0 A·m2/kg。

镁砂和硅微粉加入量对Al_2O_3-尖晶石浇注料性能的影响

在保持MgO化学成分总量不变的前提下 ,研究了镁砂细粉、SiO2 含量对Al2 O3-尖晶石浇注料性能的影响。结果发现 :适量的镁砂细粉和SiO2 微粉能提高浇注料强度 ,降低显气孔率 。

“材料物理性能”课程的教学改革探讨

"材料物理性能"是材料学专业的专业基础课,针对以前偏重于行业的课程设计,从培养模式、教材、课程内容及教学方法、国际化教学等方面进行了改革,使学生树立了大材料学科思想,扩大了学生的知识面和专业技能,促进了学生的多元化就业,取得了良好效果。