Fe@SiO2软磁复合材料的电子结构和磁性能

用化学沉淀法和粉末冶金方法制备Fe@SiO_(2)软磁复合材料,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等方法和基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究材料的显微结构、电子结构和磁性能。研究结果表明:Fe@SiO_(2)软磁复合材料的涡流损耗Pe随SiO_(2)包覆量的增加而大幅度减小,当正硅酸乙酯(TEOS)的添加量为2 mL时,总损耗Ps为132.7 W/kg(20 mT和200 kHz时),最大磁导率μm为55,综合软磁性能最佳。Fe粉表面包覆着一层均匀、致密、完整的半透明SiO_(2)包覆层,包覆层与Fe基体之间结合紧密。Fe/SiO_(2)界面处Fe—O和Fe—Si共价键的形成使其具有良好的稳定性,其界面黏附功Wad约为1.18 J/m^(2)。Fe—O共价键的形成归因于Fe 3d电子与O 2p电子在-4.7~-1.6 eV和-7.5~-6 eV的区间内的强杂化;Fe—Si共价键的形成主要归因于界面处Si 2s和Fe 3s电子在低能量区域-9.7~-8.8 eV杂化态的出现。该共价键的形成可有效束缚传导电子,提高表面电阻率,对降低Fe/SiO_(2)软磁复合材料的损耗起着重要作用。

Sm_2Co_(17)基高温稀土永磁材料的显微结构与磁性

Cu含量较高的Sm2Co17基永磁材料在高温下具有较大的内禀矫顽力,而Fe含量较高时其高温下的磁性较差. TEM显示磁体由胞状结构构成,胞内为2:17R相,胞壁为1:5相.在MFM(磁力显微镜)下可观测到片状相(1:7相), 畴结构为波纹畴和条状畴,但是在片状相出现的区域并未观察到畴壁钉扎点,而在胞壁相的三角结合区域畴壁的钉扎强度最高.高温X射线衍射分析表明,随着性能的降低观测到材料的相结构发生了较大的变化,由室温下的2:17R主相、1:5相和1: 7相变为非晶结构,且最终转变成700℃时的SmCo3主相和2:17R相.相结构的转变直接导致磁体性能的降低.

纳米晶稀土永磁材料的制备技术研究进展

介绍了纳米晶NdFeB基、PrFeB基、SmFeN基和SmCo基稀土永磁材料的制备技术及其进展,主要包括:熔体快淬法、机械合金化法、HDDR法、磁控溅射法和热变形法等。

聚丙烯腈基炭纤维的组织结构及力学性能

在不同温度下对聚丙烯腈基炭纤维(PAN CF)进行张力炭化处理并进行高温石墨化。研究结果表明:在炭化过程中, PAN CF的拉伸强度在1 400 ℃时达最大值,拉伸模量则随炭化温度的升高而增大;与炭化样品相比,PAN CF石墨化后的拉伸强度减小,拉伸模量增大;随着炭化温度的升高,微晶c轴方向堆叠厚度Lc 增大,层面间距d002减小; 炭化温度为1 400℃时,PAN CF在石墨化后,内部的炭颗粒排列得非常紧密,并且孔洞、裂纹、皮芯结构等缺陷很少;当炭化温度高于1 400℃时,石墨化后PAN CF内部有大量缺陷,使PAN CF的拉伸强度大大降低。

Sm_2Co_(17)型高温稀土永磁的微结构与磁性能

采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、磁力显微镜(MFM)和原位X射线衍射(XRD)等探讨Sm2Co17型稀土永磁材料的胞状结构、畴结构和相结构及其对磁性能的影响,制备使用温度为500℃的高温稀土永磁材料。结果表明,Sm(CoFe0.11Cu0.10Zr0.03)7.5具有很好的高温稳定性,500℃时的磁性能为:Br=0.708 T,Hci=646.7 kA/m,BHmax=85.4 kJ/m3;其磁畴宽度远小于晶粒尺寸,但大于胞状结构的尺寸,使用温度较高的磁体具有较小的磁畴和胞状结构;当使用温度小于300℃时,Sm2Co17型磁体内存在的相结构为2:17R、2:17H和1:5相,矫顽力主要受1:5相的钉扎而产生;当300℃<t<tc1:5时,部分1:5相转变成中间相并最终转变成2:7相,磁体的矫顽力将由1:5相钉扎和2:7相形核所控制;当t≥tc1:5时,磁体的矫顽力将全部由非磁性1:5相和2:7相形核所控制。

高温稀土永磁Sm_2(Co,Cu,Fe,Zr)_(17)的制备和性能

制备了高温稀土永磁材料Sm(Co_(bal)Fe_(0.26)Cu_(0.05)Zr_(0.026))_(7.0),研究了磁性能与工艺条件的关系。结果表明:提高烧结温度可使材料的B_r和(BH)_(max)增大,但是使H_(ci)降低;适当提高真空预烧温度,可使材料在较低烧结温度下致密化,具有较高的Hci和(BH)_(max)和温度稳定性。真空预烧温度过高使性能的急剧降低,其主要原因是Sm的析出。在最佳工艺条件下材料的磁性能参数分别为:B_r1.08T,H_(ci)2286kA/m,H_(cb)932kA/m,(BH)_(max)220.8kJ/m^3;β_(20-200℃)为-0.19％/℃。

(FeCo)_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9的晶化处理及微结构

采用熔体快淬+晶化处理方法制备宽度为4 mm、厚度为30μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁合金,并用XRD和TEM对其微结构进行表征。研究结果表明:(FeCo)73.5Cu1Nb3Si13.5B9于600℃晶化处理15 min后具有较高的饱和磁化强度(1.30 T)和较小的矫顽力(4.61 A/m);提高晶化温度至700℃,合金的软磁性能迅速降低,饱和磁化强度为1.02 T,矫顽力增大至1.95 kA/m;于600℃晶化处理5 min时,合金主要由非晶构成,同时有少量α-Fe(Si)相;于600℃晶化处理15 min后合金由α-Fe(Si)主相和少量残余非晶相构成,α-Fe(Si)相的晶粒粒径约为15 nm;于700℃晶化处理15 min后,合金由α-Fe(Si)相、残余非晶相和少量Fe3B相构成,α-Fe(Si)相的晶粒粒径约为27.9 nm。Fe3B相的形成、α-Fe(Si)相晶粒粒径的长大和晶格常数的增大直接导致合金软磁性能下降。

Sm(Co_(bal)Fe_(0.108)Cu_(0.131)Zr_(0.042))_(7.0)时效过程中的微结构演变与磁性能

采用透射电镜（TEM）、场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）等方法系统研究Sm（CobalFe0.108Cu0.131Zr0.042）7.0在830℃时效处理10-30 h过程中的微结构演变及磁性能。结果表明：合金时效处理后形成由菱方Sm2Co17R主相和六方Sm（Co,Cu）_5胞壁相构成的胞状结构、叠加在胞状结构之上的六方富Zr片状结构和少量富Zr的Sm（CoCuFeZr）x析出相。随830℃时效处理时间由10 h延长到30 h,Sm2Co17R主相的尺寸由80-110 nm长大到150 nm,富Zr片状相的密度增大,富Zr的Sm（CoCuFeZr）x析出相的体积分数增多。富Cu的SmCo5胞壁相和富Zr的Sm（CoCuFeZr）x析出相通过钉扎畴壁为合金提供高的室温和高温矫顽力。磁性能测试结果表明：剩磁Br随830℃时效时间的延长而单调增大,内禀矫顽力Hci在830℃处理20 h时达最大值2417.9kA/m,在测试温度为500℃时仍具有高的Hci,为693.5 kA/m。

聚丙烯腈(PAN)基预氧丝的炭化工艺研究

利用正交实验,探索了PAN基预氧丝的炭化工艺条件,重点讨论了升温速率、炉内气压和张力大小对最终获得的聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)性能的影响,结果表明,在1000℃采用适宜的炭化工艺条件炭化时,可制得拉伸强度(σ)为2.79 GPa,拉伸模量(E)为278.8 GPa的PAN-CF。

高温稀土永磁合金Sm_2(Co,Cu,Fe,Zr)_(17)

利用粉末冶金的方法研制了 3种成分为Sm (CobalFe0 .2 4Cu0 .0 8Zr0 .0 2 7) 7.0 ,Sm (CobalFe0 .2 7Cu0 .0 5Zr0 .0 2 7) 7.0 ,Sm(CobalFe0 .2 6Cu0 .0 5Zr0 .0 2 6) 7.0 的高温永磁合金 ,并对其磁性能、温度稳定性和显微结构进行了分析 .研究结果表明 :常温时 ,3种永磁合金都具有较高的磁性能 ,其中 ,合金样品Sm (CobalFe0 .2 7Cu0 .0 5Zr0 .0 2 7) 7.0 的内禀矫顽力 (2 16 5 .6kA·m- 1 )和磁能积 (2 12 .0kA·m- 3 )最大 ;2 0 0℃时 ,3种合金的磁性能降低 ,但仍具有较大值 ;增加Co和Fe的含量 ,可提高材料的剩磁 ,当Zr的含量较大时 ,合金的矫顽力较高 ;3种磁体的温度系数都较低 ,最高使用温度均在 40 0℃以上 ,大大高于一般商用磁体的使用温度 ;增加Sm ,Co ,Cu的含量和减少Fe的含量可以提高材料的温度稳定性 ;合金中含有Sm2 (Co,Fe) 1 7主相、Sm(Co,Cu) 5相、Zr的化合物等 ;Sm(Co,Cu) 5相、单质Zr、晶粒边界等钉扎畴壁 ,使合金具有较高的矫顽力 .

聚丙烯腈(PAN)基预氧丝的炭化工艺研究

利用正交实验 ,探索了PAN基预氧丝的炭化工艺条件 ,重点讨论了升温速度、炉内气压和张力大小对最终获得的聚丙烯腈基炭纤维 (PAN -CF)性能的影响。研究结果表明 ,采用适宜的炭化工艺条件在 10 0 0℃炭化时 ,可制得拉伸强度为 2 79GPa,拉伸模量为 2 78 8GPa的PAN -CF。

高温稀土永磁Sm_2(Co,Cu,Fe,Zr)_(17)的烧结工艺

通过改变烧结工艺制度,制备了高温稀土永磁Sm(Co_(bal)Fe_(0.26)Cu_(0.05)Zr_(0.026))_(7.0),其磁性能和温度系数(β)分别为:B_r为1.08T,H_(ci)为2 286 KA/m,H_(cb)为932 KA/m,(BH)_(max)为220.8 kJ/m^3;β为-0.19％/℃。研究表明:提高烧结温度或真空预烧温度都可使材料的性能明显提高,特别是用后者制得的材料拥有较高的矫顽力和低的温度系数,具有较好的高温性能。然而,烧结温度或真空预烧温度过高时,Sm会从基体相中析出,使材料的磁性能降低,而且烧结温度过高还会使晶拉长大,导致材料矫顽力降低。

辐射取向环形磁体在磁场中所受磁场力的计算

高均匀性辐射取向环形磁体广泛应用于航空、航天等领域,但其强烈的各向异性的热膨胀性质以及在充磁过程中受到的磁场力均可能导致开裂现象的发生。为了防止辐射取向环形磁体在饱和充磁后因受磁场力的作用而开裂,对磁场力的大小进行了分析和计算。结果表明,辐射取向环形磁体在磁场方向受到一个向外的张力,在充磁过程中,由于圆环的封闭性,这个张力将导致磁体在充磁后裂开;张力F的大小可用公式F=πB2h(R2-R1)/μ进行计算,式中,B为磁感应强度,h为磁环高度,R1和R2分别为磁环内外半径,μ为磁导率。

溶媒法或喷雾干燥法制备头孢菌素C钠盐

目的 比较溶媒结晶法和喷雾干燥法两种制备头孢菌素 C钠盐的方法。方法 头孢菌素 C发酵液经提取纯化制成钠盐浓缩液于无水乙醇中结晶或喷雾干燥法制备头孢菌素 C钠盐。结果 溶媒结晶法制备的头孢菌素 C钠盐含量和透光率均值分别为 84 .0 3%和 98.90 % ,喷雾干燥法分别为 75 .4 9%和85 .90 % ,两方法相比 P<0 .0 5。溶媒结晶法合格率为 10 0 % ,而喷雾干燥法合格率仅为 2 0 %。结论 溶媒结晶法制备头孢菌素 C钠盐的质量优于喷雾干燥法。

PAN基预氧丝炭化过程中的热收缩行为

利用不同温度和张力条件下的炭化实验,探索了PAN基预氧丝在炭化过程中的热收缩行为,重点讨论了张力、预氧化程度和热处理温度对聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)收缩率的影响。结果表明:炭化温度低于500℃时,纤维的收缩率随预氧化程度的增高和张力的增大而减少;温度在500℃～800℃时,纤维的收缩率主要受炭化温度的控制;温度高于800℃时,纤维的收缩较少。

PAN-CF的组织结构及力学性能

张力炭化可大大提高炭纤维的性能,在不同的温度下对聚丙烯腈基炭纤维进行张力炭化处理并进行高温石墨化,结果表明:PAN-CF(聚丙烯晴基炭纤维)的拉伸强度和拉伸模量随张力炭化温度的升高而增大,石墨化后,拉伸强度减小而拉伸模量增大。提高CF的张力炭化温度,可大大改善CF石墨化后的性能。CF的微晶尺寸(L_c)随张力炭化温度的升高而增大。石墨化后,L_c增加,层面间距(d_(002))大大减小;对于CF,张力炭化温度越高,L_c越大,d_(002)越小,并且CF内部的炭颗粒排列得越紧密,孔洞、皮芯结构等缺陷较少,CF性能较好。

快淬Sm(Co_(bal)Fe_(0.1)Cu_(0.16)Zr_(0.04))_(7.0)的微波晶化及硬磁性

研究了Sm（CobalFe0.1Cu0.16Zr0.04）7.0快淬带在微波场作用下晶化处理后的微结构及磁性能。结果表明,Sm（CobalFe0.1Cu0.16Zr0.04）7.0在传统晶化处理后晶粒尺寸约为500-1500 nm,FeCo软磁性相异常长大。微波场作用下,合金在700℃处理4 min时晶粒尺寸约为10 nm,磁体的Ms为1.192 T,Hci为14.8 kA.m-1;在650-700℃处理4-30 min均获得了晶粒尺寸为20 nm的单一球形颗粒,磁体主要由1∶7主相和少量Sm2Co7相构成。在650℃晶化处理30 min后,合金具有方形度较好的平滑磁滞回线,Hci为542.6 kA.m-1,剩磁比达0.86。微波场可细化晶粒尺寸并抑制FeCo软磁性相的生成,使磁体具有良好的交换耦合作用。

Sm（CobalFexCu0.049Zr0.024）7.5（x=0.102-0.282）的结构和磁性能

采用XRD,AFM等检测方法研究了Fe含量对Sm（CobalFexCu0.049Zr0.024）7.5（x=0.102-0.282）的磁性能和显微结构的影响。结果表明,磁体的Br先随Fe含量的增加而增加,在x=0.239时达最大值1.099 T,进一步增加Fe含量由于FeCo软磁性相的形成而导致Br下降。当Fe含量由x=0.239增加至0.282时,Hci由最大值1660.3 kA·m^-1迅速降低至979.1kA·m^-1。Fe含量对磁体的相结构没有显著的影响,主要由2∶17R相、1∶5相和2∶17H相构成。但当Fe含量x〈0.197时,Sm（CobalFexCu0.049Zr0.024）7.5的胞状组织未发生显著变化,平均尺寸约为80nm;当Fe含量x〉0.197时,胞状结构发生长大,均匀性变差,胞状结构的变化导致矫顽力的温度稳定性随Fe含量的增高而大幅降低;当x=0.282时,磁体在500℃下的Hci只有114 kA·m^-1,磁通不可逆损失达-36.7%。

时效处理对Sm_2Co_(17)型稀土永磁的磁性能和扩散长度的影响机制

研究一级时效、两级时效和多级时效处理对Sm(CoFe0.20Cu0.12Zr0.03)7.5磁性能的影响,并引入扩散长度探讨材料时效处理动力学机制。结果表明,一级时效处理的温度越高,材料的扩散系数DT1越大,达到某一特定扩散长度所需的时间越少,即磁体达到矫顽力峰值所需的时间越短。在连续降温处理过程中,达到某一特定扩散长度所需的时间与降温幅度和扩散系数有关,Cu原子的扩散长度是连续降温时效处理过程的主要影响因素。Sm2Co17型永磁材料的典型显微结构是由2-17R主相和1-5胞壁相所组成的胞状结构以及片状结构构成。当一级时效温度T1和二级时效温度T2固定时,达到特定扩散长度所须的时间与这2个温度下磁体的扩散系数成反比。Cu原子沿片状相的扩散速率比沿晶内体扩散速率大,当磁体内片状相含量较多时,Cu原子的扩散系数可大大增加,可有效缩短扩散所需时间。

聚丙烯腈预氧丝的炭化结构和性能

通过负压力炭化实验,研究了2种PAN基预氧丝在不同温度下的炭化结构和性能,并将所得炭纤维的性能与相同条件下测试的,T300和TX-3相比较。研究表明:在相同炭化工艺条件下,国产PAN基预氧丝炭化后所得CF的失重率、微晶尺寸较大,层面间距较小,最佳性能超过了T300和TX-3;国外预氧丝获得的炭纤维性能在1300℃前炭化时比国产预氧丝稍差,但其最佳性能也超过T300和TX-3。