超音速火焰喷涂FeCrSiBMn非晶/纳米晶涂层的长期腐蚀行为（英文）

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备FeCrSiBMn非晶纳米晶涂层,涂层厚度为700μm,孔隙率为0.65%。利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试研究FeCrSiBMn涂层和对比样镀铬层在3.5%溶液中的长期腐蚀行为。结果表明,与镀铬层相比,FeCrSiBMn涂层具有较高的腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度。FeCrSiBMn涂层的孔隙电阻(Rp)和电荷转移电阻(Rct)比镀铬层的高。此外,在Na Cl溶液中浸泡28 d后,FeCrSiBMn涂层表面仅观察到微小的孔隙。FeCrSiBMn涂层与镀铬层相比具有优异的耐腐蚀性能。这主要与FeCrSiBMn涂层致密的结构,较低的孔隙率及非晶相的存在有关。

镧对非晶/纳米晶Ni-Mo合金镀层结构及性能的影响

在碱性条件下获得了非晶/纳米晶Ni-Mo,Ni-Mo-La合金复合镀层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学分析研究了镧(La)对获得镀层组织、表面形貌及化学活性的影响。结果表明,随着镧含量的增加,镀层中钼含量升高,形成的Ni-Mo合金的二次相出现α-NiMo,β-Ni4Mo,γ-Ni3Mo和δ-Ni8Mo,同时镀层表面团聚颗粒逐渐分散、细小且致密,镀层表面变得平整光滑。镀层的显微硬度随着La含量的增加先升高后降低。电化学性能实验表明,Ni-Mo-La合金具有良好的电催化性能与合金镀层中的稀土化合物有较高的化学活性有关,其在电解过程中为合金的催化作用提供了活性中心,降低了析氢过电位。

电弧堆焊铁基非晶/纳米晶复合涂层的组织及性能研究

以铁基非晶合金Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2作为焊芯制备低氢型非晶堆焊焊条,利用手工电弧堆焊,调控堆焊工艺参数,在Q235钢上制备两种不同非晶/纳米晶组分的复合堆焊层.利用XRD/SEM/TEM探索不同堆焊工艺下的结构组织演变及非晶/纳米晶的组成比例变化,研究了不同比例非晶/纳米晶复合堆焊层的晶化特征、硬度和耐磨性变化.实验结果表明,堆焊层为铁基非晶/纳米晶复合涂层,与基体达到了良好的冶金结合；涂层中非晶相含量最高可达47．44％,纳米晶粒尺寸为10～48nm,堆焊层的最高硬度达1226HV1,其耐磨性可达Q235钢的8倍；两组堆焊层的晶化激活能分别为Ex（150A）＝107．476kJ/mol, Ex（160A）＝58．104kJ/mol；随着堆焊热输入的增加,堆焊层中非晶相的含量降低,纳米晶粒尺寸增大,堆焊层的晶化温度、热稳定性、硬度和耐磨性有所降低.

电沉积Ni_(81.32)Mo_(18.68)非晶/纳米晶镀层的晶化动力学

在碱式碳酸镍为主的盐溶液中用电沉积法制备出含Mo原子分数为18.68%的Ni-Mo合金镀层.X射线衍射(XRD)表明该镀层为非晶/纳米晶混合结构;用差示扫描量热法(DSC)对这种非晶/纳米晶混合结构的合金进行了晶化动力学研究,测得其晶化激活能(E)为3.84×105kJ·mol-1;晶化开始温度约为440℃,与非晶态结构Ni-Mo合金镀层相比,晶化温度提高了约13℃.热处理过程发现,非晶/纳米晶混合结构镀层中少量纳米晶的存在阻止了非晶态相转变的可能性,提高了混合结构镀层的热稳定性和晶化温度;镀层在450℃热处理过程中有新相产生,其不仅提高了镀层的密实度,同时也阻止了非晶态相的转变,提高了镀层的热稳定性.

热喷涂Fe基非晶/纳米晶涂层的研究进展

分别介绍了等离子喷涂、高速火焰喷涂、活性燃烧高速燃气喷涂以及电弧喷涂技术制备Fe基非晶/纳米晶涂层的研究现状,分析比较了各自的特点、工艺方法、优缺点等,并展望了其发展前景。

电沉积非晶/纳米晶Ni-Mo合金电极结构及其电化学性能

为了充分利用非晶态合金的化学活性和纳米晶较高的比表面积,在碱性溶液中制得Ni81.32Mo18.68和Ni76.84Mo23.16两种合金镀层,X射线衍射表明,两种镀层均由非晶+纳米晶混合相组成,其非晶态含量(质量分数)分别为37.66%和73.24%。在33℃、7mol/L的NaOH溶液中的电化学性能实验表明,两种合金镀层具有比纳米晶Ni镀层低的析氢过电位。沉积镀层合金随着Mo含量的提高,镀层的析氢性能也相应提高。电解实验表明这两种合金的活性成分与非晶态含量有关,非晶态含量较多的Ni76.84Mo23.16合金的析氢过电位相对较低,交换电流密度高,且电解稳定性相对较好。

碱性溶液中非晶/纳米晶Ni-Mo合金的形成机制研究

针对碱性溶液中Ni-Mo合金的形成机制,采用极谱法和循环伏安法进行研究。实验发现:Ni,Mo原子为多步氧化还原反应,Ni-Mo合金的形成过程为异常共沉积与诱导共沉积的复合沉积过程,进而形成致密光滑的结构镀层。非晶/纳米晶Ni-Mo合金具有一定的储氢能力,其化学活性较高,是较好的电极材料。

表面处理和温度对非晶/纳米晶磁芯软磁性能的影响

用宽20 mm、厚25μm的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶带材绕制成环形磁芯,再经550℃×100 min晶化退火处理制成非晶/纳米晶磁芯。研究了环氧树脂封装和测试温度对其软磁性能的影响。结果表明,与环氧树脂封装前相比,封装后的起始磁导率、最大磁导率、饱和磁感应强度和电感减小;矫顽力、磁滞损耗和剩磁增大;磁化曲线和磁滞回线基本上重合。随测试温度的升高,环氧树脂封装前后的起始磁导率和电感均呈先增大后减小的趋势;饱和磁感应强度均减小;矫顽力均增大。

微量镍元素添加对铁基非晶/纳米晶磁芯软磁性能的影响

用单辊法制备的宽20 mm,厚25μm的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.5)Ni_(0.3)Cu_1Nb_3Si_(14.2)B_8合金带材,绕制成外径为40 mm,内径为25 mm的环型磁芯,然后将磁芯在不同的温度下进行退火处理,研究了微量Ni元素添加对合金带材的晶化行为以及对横向磁场退火后的非晶/纳米晶磁芯的软磁性能的影响。结果表明:与Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金带材相比,添加微量Ni元素的Fe_(73.5)Ni_(0.3)Cu_1Nb_3Si_(14.2)B_8合金带材的一级起始晶化温度Tx1和一级晶化峰温度Tp1降低,其二级起始晶化温度Tx2和二级晶化峰温度Tp2升高,两级起始晶化温度之间的差值ΔTx增大;与横向磁场退火后的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶/纳米晶磁芯相比,横向磁场退火后的Fe_(73.5)Ni_(0.3)Cu_1Nb_3Si_(14.2)B_8非晶/纳米晶磁芯的起始磁导率μi和饱和磁感应强度Bs减小,矫顽力Hc增大;当测试频率f和最大磁感应强度Bm不变时,有效幅值磁导率μa增大,比总损耗Ps和矫顽力Hc减小;当测试频率f不变时,电感Ls和品质因数Q增大;当励磁电流I不变时,感应电动势E大。

非晶/纳米晶TiB_2薄膜的制备及其电化学性能研究

通过双层辉光离子渗表面处理技术,在纯Ti基体上制备了非晶/纳米晶TiB2及Ti(Al)B2薄膜。利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)观察薄膜的微观组织特征。运用动电位极化及交流阻抗谱(EIS)的电化学方法,研究薄膜试样在3.5 wt.%NaCl溶液中的电化学特性。结果表明:制备的薄膜试样大大提高了纯Ti基体耐蚀性能,Al元素的加入稍微降低了薄膜的耐蚀性,但仍优于基体材料。

HVOF喷涂Fe-Cr基涂层中非晶与纳米晶形成的研究

采用多元Fe基合金(含Cr、Si、Mn、B等)作为喷涂粉末,用超音速火焰(HVOF)喷涂法在不锈钢基体上制备厚度约200μm的Fe-Cr基涂层。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、差示扫描量热仪(DSC)对涂层的组织结构特征进行了研究。涂层由于熔融和半熔化状态的液滴的连续堆积而成层状,由Fe基非晶、纳米晶及硼化物组成,纳米晶尺寸约为10-30nm。DSC分析表明非晶的晶化温度约为605℃。非晶的形成是由于喷涂液滴快的冷却速度及合适的粉末成分;非晶由于后续熔融液滴的堆积对前涂层产生退火效应,以非均匀形核的方式分别在非晶内部和非晶与硼化物的界面形成。

高Fe含量FeCuNbSiB系非晶/纳米晶合金制备及其磁性研究

研究了过渡金属元素(Zr,Nb,Mo)和Cu元素对Fe78Si9B13合金系非晶形成能力、热稳定性和磁性的影响;在Fe74Cu1Nb3Si13B9合金的基础上,通过逐步提高Fe含量,利用单辊甩带法制备Fe(76+x)Cu1Nb3Si(11-x)B9(x=0,2,4)和Fe(79+x)Cu1Nb2Si(6-x)B12(x=0,2,4)非晶/纳米晶合金薄带;利用XRD、DSC、TEM和VSM研究了高Fe含量Fe-Cu-Nb-Si-B系非晶/纳米晶合金的微观结构和磁性,并通过添加Nb元素优化了高Fe含量合金的磁性。研究结果表明:Zr和Nb元素的添加能明显提高Fe78Si9B13合金的非晶形成能力和热稳定性;高Fe含量的Fe-Cu-Nb-Si-B系纳米晶合金为典型的非晶/纳米晶双相结构,合金的饱和磁化强度Ms>180 emu/g,且合金的矫顽力Hc在2Oe-9Oe之间,具有良好的软磁性能;Nb元素能显著细化Fe-Cu-Nb-Si-B系合金晶粒尺寸,从而能显著降低合金的矫顽力,改善合金的软磁性能;当Fe含量在80%-83%(原子百分比,下同)之间时,合金具有良好的软磁性能,但当Fe含量达到85%时,会有Fe2B、Fe3B相析出,从而显著恶化其软磁性能。

Nb对Fe-Si-B-P-Cu非晶/纳米软磁合金的非晶形成能力及磁性能的影响

研究了添加Nb元素对Fe-Si-B-P-Cu非晶/纳米软磁合金非晶形成能力、热稳定性及磁性能的影响,同时也研究了热处理前后Bs值的变化。研究表明:Nb元素的添加提高了非晶态组织的热稳定性,扩大了混合相分离温度(Tp1)与非晶态组织晶化温度(Tp2)间的温度区间(ΔT),改变了制备带材(As Q)的Bs值,热处理后的Ms值先增加后降低,再增加而后趋于平缓,同时获得了Bs高于2.0 T的非晶/纳米晶软磁材料。

无机法制备Si-B-C-N系非晶/纳米晶新型陶瓷及复合材料研究进展

可以在高温氧化、剧烈热震、燃气流烧蚀等苛刻条件下服役的新型高温结构和多功能防热材料是现代航空航天技术发展的迫切需求之一.Si-B-C-N系非晶及纳米晶复相陶瓷组织结构独特,高温性能优异,在高温结构和多功能防热领域极具应用潜力.有机聚合物先驱体裂解法(有机法)在致密Si-B-C-N系块体陶瓷的制备方面受限,哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所开创的机械合金化-热压法(无机法)工艺简单,制备材料组织结构均匀、性能优良,成为Si-B-C-N系致密块体陶瓷和耐高温构件的有效制备手段,弥补了有机法的不足,对于丰富和完善该材料的实验数据和理论研究具有重要意义.本文综述了无机法制备Si-B-C-N系陶瓷及复合材料在显微组织结构特征及演变规律、力学和热物理学性能、抗氧化性能、抗热震性能、耐烧蚀性能和相关机理分析等方面的新近成果,并展望了其发展趋势.

高效节能电机用非晶/纳米晶软磁合金的设计与关键制备技术

非晶/纳米晶软磁合金兼具高饱和磁感应强度、低矫顽力、高磁导率、低损耗等多项优点,采用该类合金替代硅钢来制造高频电机铁芯,能显著提高电机工作效率。然而现有的商用化非晶/纳米晶合金饱和磁感应强度较低且加工困难,无法满足高效、高功率密度节能电机的需求。该项目在国家自然科学基金、省自然科学研究重点项目和江苏省“双创人才”项目的资助下,以提升高频节能电机效率为出发点,立足工程应用实际。

铁基非晶、纳米晶软磁合金研究概况

铁基非晶/纳米晶软磁合金由于其高饱和磁感应强度、磁导率、电阻率和较低的矫顽力、铁芯耗损等优点,广泛应用于通信、计算机等高新领域。本文综述了铁基非晶/纳米晶合金的分类、制备方法及组织性能等,主要阐述了合金中Co、Ni、Si、B等元素对合金微观组织、GFA和Bs、Hc等软磁性能等影响;简要介绍了铁基非晶/纳米晶合金可能的研究趋势。

Fe基非晶/纳米晶涂层的微结构及其在H_2O_2溶液中的腐蚀性能

为研究强氧化环境中,显微结构和相组成对Fe基非晶/纳米晶复合涂层的腐蚀腐蚀性能的影响,采用大气等离子喷涂(APS)技术,在1Crl8Ni9Ti不锈钢基体上喷涂制得具有不同微结构和相组成的Fe基非晶/纳米晶的复合涂层。采用XRD、SEM、TEM和DSC等检测方法对涂层的组织和相组成、晶化行为、晶化程度、内部的孔隙等微观结构进行表征。采用电化学法研究具有不同微结构和相组成的涂层在30%H_2O_2(质量分数,下同)溶液中的腐蚀行为,探讨Fe基非晶/纳米晶复合涂层在强氧化环境中的腐蚀机理。研究表明,M03Si和FesSi_3相的形成使得涂层耐腐蚀性能明显降低。

晶化行为对Fe基块体非晶合金腐蚀性能的影响

采用电化学极化曲线和交流阻抗技术研究了Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶及其非晶/纳米晶合金在1.5 molHCl溶液中的腐蚀行为。利用XRD、DSC和SEM对非晶及其非晶/纳米晶合金的相组成、晶化过程及腐蚀形貌进行了分析。结果表明,Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金具有最佳的耐蚀性,虽然部分晶化的该非晶合金抗腐蚀性有所降低并具有差异性,但是自腐蚀电流密度以及钝化膜电阻依然与其非晶试样的数据在同一个数量级,说明其抗腐蚀性能下降并不十分明显。

纳米晶磁芯螺线管微电感的模拟研究

为了研制小尺寸、高性能的片上微电感，采用Fe基非晶薄带经退火得到的纳米晶带材作为磁芯材料，并对其高频磁导率进行了测试。对纳米晶磁芯螺线管微电感建立了物理模型，模拟分析了结构参数对微电感性能的影响。结果表明：在1～10MHz频率范围内，所设计的微电感的电感量L在2～12μH，品质因数Q值在1．3－2.3，非常适用于DC－DC变换器等功率电子器件。

镍元素添加对铁基非晶涂层结构及性能影响

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备一系列FeCrNiMoBSi铁基非晶涂层。通过SEM、XRD、显微硬度计等对涂层形貌、相组成、显微硬度及涂层附着力进行分析。结果表明,随着镍含量的添加,涂层的非晶含量和显微硬度呈现出先上升后下降的趋势,当镍含量为3%时,非晶含量最高为42.6%。非晶含量的增加使整个组织更加均匀,硬度达到最高为893Hv,镍含量超过3%时,体系中铬的含量降低,使涂层的硬度下降。涂层的结合力最高达到43.3MPa,且随镍含量的增加呈现出降低的趋势,推测是镍含量的添加改变合金体系的熔点,导致涂层不完全熔融粒子比例增加从而导致了涂层结合力下降。