等离子弧熔覆Fe-C-B-V系耐磨堆焊层的组织及性能研究

以硼铁、高碳铬铁、钒铁为原料,采用等离子弧熔覆技术在Q345钢表面堆焊Fe-C-B-V系铁基合金。使用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了堆焊层的显微组织;分别使用维氏硬度计和冲击试验机测量堆焊层的显微硬度和冲击韧性。结果表明,堆焊层显微组织主要由马氏体、网格状Fe_(3)(C,B)和Fe_(2)B、弥散分布的碳化物及硼化物等(如VB_(2)、VC、Cr_(2)B)硬质相构成;堆焊层的平均硬度高达904.58 HV10、冲击功为68.5 J。堆焊过程中形成的硼化物、碳化物作为硬质相提高了堆焊层的硬度和耐磨性,形成的碳化钒使组织从鱼骨状变成网格状,细化了晶粒,提高了堆焊层的冲击韧性。

Nd-Fe-B熔炼工序中浇铸曲线对合金片片厚分布的影响研究

合金片片厚对Nd-Fe-B磁体性能的影响较大。传统浇铸曲线设定采用全程一段式线性浇铸基础进行经验修正的方式,易导致不同浇铸时段的片厚不一致影响最终的磁体性能。本文通过对浇铸过程分析,构建了两段式浇铸曲线,并导入设备中进行实验。结果表明,采用两段式浇铸曲线后,合金片片厚一致性得到大幅改善,其中设计均值±0.05 mm的合金片占比达到90%以上,±0.10 mm占比达到100%。

高Ce含量RE-Fe-B烧结磁体元素分布与磁性能研究

为了开发具有商业价值的高Ce含量RE-Fe-B磁体,提高高丰度稀土Ce的利用率,对不同Ce替代量RE-Fe-B磁体的磁性能和微观结构进行了研究。实验结果表明,Ce/(Ce+Nd)质量分数达到40%的双主相磁体仍保持着优良的磁性能,剩磁Br达到1.31 T,最大磁能积(BH)_(max)达到310.56 kJ/m^(3)。在Ce替代量为40%的单、双主相磁体中,Nd和Ce元素的置换行为存在差异,单、双主相磁体中Nd元素均偏向于进入主相晶粒,Ce元素则趋于聚集在晶界相或主相晶粒表层,且在双主相磁体中形成贫Ce主相和接近名义成分的(Nd_(0.6)Ce_(0.4))_(30.5)(Fe,M)_(bal)B_(0.97)主相。通过观察磁畴翻转分析了单、双主相磁体的磁化行为,研究了双主相磁体矫顽力增强机制:贫Ce主相的高各向异性场对富Ce主相的磁矩起到了钉扎作用。Nd和Ce元素扩散行为的研究为制备高Ce含量、高磁性能的商业化RE-Fe-B磁体提供了依据。

激光熔覆工艺参数对Fe-W-B熔覆层质量的影响

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Fe-W-B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800 W,扫描速度3 mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50%。此时熔覆层的维氏硬度均值为757.9 HV,是基材的3.5倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。

B含量对Fe-Cr-C系堆焊合金组织结构及耐磨性的影响

为了进一步提高Fe-Cr-C系堆焊合金的耐磨性,采用等离子粉末堆焊技术,通过调整堆焊合金粉体中硼铁粉的添加量,在Q235钢表面制备不同B含量的Fe-Cr-C耐磨堆焊合金层,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及磨粒磨损试验等分析测试方法,探究B添加量对Fe-Cr-C系堆焊合金组织结构、物相组成及耐磨性的影响。结果表明:当B添加量(以硼铁粉计,下同)为0时,堆焊合金的组织由树枝晶状Fe和菊花状(Fe,Cr)_(7)C_(3)+Fe共晶组织组成。随着B添加量的增加,堆焊层中(Fe,Cr)_(7)(C,B)_(3)硬质相的体积分数增加。(Fe,Cr)_(7)(C,B)_(3)相的析出量达到一定值后,初晶B_(0.7)Fe_(3)C_(0.3)相生成。当B添加量为20.0%时,(Fe,Cr)_(2)B硬质相大量析出。堆焊层的硬度整体呈现上升-陡降-上升的趋势,B-10试样的硬度达到63.1 HRC。磨粒磨损试验结果显示,堆焊合金层耐磨性呈现上升-平缓-上升的趋势,B-20试样的耐磨性增至B-0试样的2.8倍。

川西甲基卡伟晶岩型锂矿科学钻探(JSD-1)岩芯Li-B-Fe-Nd同位素对稀有金属成矿作用的指示意义

甲基卡伟晶岩型锂矿位于青藏高原东部松潘-甘孜地体东南部,是我国最大的硬岩型锂矿,其成岩成矿机制至今仍有争议。为了深入认识甲基卡伟晶岩型锂矿床稀有金属超常富集的关键岩浆热液过程,研究团队基于甲基卡一号钻孔(JSD-1)岩芯开展全孔Li-B-Fe-Nd同位素地球化学研究。伟晶岩和二云母花岗岩较低的Nb/Ta、Zr/Hf值以及Li-Nd同位素表明甲基卡伟晶岩可能来源于马颈子二云母花岗岩深成岩体的岩浆结晶分异。JSD-1岩芯花岗岩和伟晶岩中电气石的硼同位素(δ^(11)B)在-9.5‰~-7.1‰之间,与世界上90%的花岗岩和伟晶岩中δ^(11)B变化范围一致。JSD-1岩芯电气石δ^(11)B与全岩Li含量的实验和模型模拟结果表明花岗质岩浆演化过程遵循平衡结晶模型,花岗质岩浆极端结晶分异不能达到熔体中锂辉石过饱和。JSD-1岩芯全岩的Fe同位素(δ^(56)Fe)变化范围为-0.12‰~0.38‰。δ^(56)Fe的显著变化反映了黑云母分离结晶、热液蚀变(电气石化)以及石榴子石堆晶等多阶段岩浆-热液过程的共同结果。全孔Li-B-Fe-Nd同位素综合表明,伴随着广泛流体出溶的岩浆结晶分异过程控制了Li的逐步富集。由于岩浆上升的减压作用,花岗岩岩席穹隆的形成有利于晚期花岗岩岩浆的大量流体出溶,使得浅部形成锂辉石为主的矿体。

基于四苯乙烯-罗丹明B的新型比色Fe^(3+)荧光探针的合成及其性能研究

文章利用2,6-吡啶二甲酰氯“一锅”两步连接四苯基乙烯和罗丹明B两大荧光母体,合成了一种新型比色Fe^(3+)荧光探针L,并对其进行结构表征和性能研究。利用紫外-可见吸收法和分子荧光光谱法研究了L的光学性质,实验结果表明:当Fe^(3+)存在时,探针溶液显示出从无色到橘红色的颜色明显变化和显著的荧光变化。该探针在水溶液中对Fe^(3+)表现出较高选择性和灵敏度,并且具有良好的线性响应范围(30~200μmol/L)和低检测限(5.03×10-6 mol/L),同时还能对Cu^(2+)实现可视化识别。通过ESI-MS研究表明L与Fe^(3+)可1∶1进行络合,导致罗丹明B螺内酰胺诱导开环,引起变色,聚集状态减弱,从而达到选择性识别Fe^(3+).

Fe-Cr-B-C系耐磨堆焊合金组织与性能

为了探讨合金元素Cr,C对高硼铁基堆焊合金组织结构的影响,采用气体保护焊堆焊技术,通过调整金属粉芯焊丝中高碳铬铁的添加量,在Q235钢板表面制备不同高碳铬铁含量的Fe-Cr-B-C堆焊合金,采用金相显微镜、扫描电镜、能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等分析测试方法,分析不同合金元素Cr,C含量对堆焊合金组织和性能的影响。结果表明,堆焊合金的组织为马氏体+网状(Fe,Cr)_(3)(B,C)及少量的微量M_(7)C_(3);随着高碳铬铁粉添加量的增加,网状(Fe,Cr)_(3)(B,C)体积分数增加,堆焊合金中的马氏体具有较高的硬度,合金元素Cr能够使基体组织固溶强化,网状碳化物(Fe,Cr)_(3)(B,C)作为耐磨骨架,阻碍磨料在磨损过程中的挤压与切削作用,使堆焊层耐磨性均高于65Mn钢3~4倍,其磨损机理为微犁沟。

烧结Nd_(25.5)Dy_(6.5)Co_(13)Fe_(bal)M_(1.05)B_(0.98)磁体温度稳定性和力学性能研究

本文采用速凝甩带-氢破-气流磨-取向成型-烧结回火等工序,同时添加Dy和Co元素,制备了烧结Nd_(25.5)Dy_(6.5)Co_(13)Fe_(bal)M_(1.05)B_(0.98)磁体(Co13磁体),室温下磁能积(BH)_(max)=30.88 MGOe,矫顽力H_(cj)=19.01 kOe.与Nd_(30)Dy_(1.5)Co_(0.5)Fe_(bal)M_(1.05)B_(0.98)(35SH)磁体相比,Co13磁体的室温磁性能略低,但温度稳定性显著提升,剩磁温度系数α从-0.136%/℃提升至-0.065%/℃(室温-180℃);居里温度T_(C)从310℃升高至约454℃;最高使用温度T_(W)从165℃提升到约200℃.力学性能测试和断口分析表明,Co13磁体中由于Co含量较高,主相晶粒发生解理断裂的比例提高,抗弯强度与35SH磁体相比,虽然有所降低,但是仍为2:17型Sm-Co磁体的近2倍.Co13磁体发生解理断裂的原因,可能是Co元素在2∶14∶1主相中择优取代Fe,导致晶格畸变,降低了主相晶粒强度.微观组织分析表明,Co13磁体晶界相中存在高Co区,其成分接近(Nd,Dy)(Fe,Co)_(3),这可能是导致矫顽力较低的原因之一.

纳米Al掺杂对烧结Nd-Fe-B结构与性能的影响

采用晶间掺杂方法将不同含量的纳米Al加入钕铁硼细粉中,制备出不同纳米Al掺杂量的烧结钕铁硼磁体。系统研究了纳米Al的掺杂对烧结钕铁硼磁体微观结构、磁性能和温度稳定性的影响。结果表明:纳米Al的掺杂可以明显提高磁体的矫顽力,其矫顽力由未掺杂纳米Al时的8.91 kOe提高到掺杂0.8%纳米Al时的12.34 kOe,但纳米Al的掺杂也会导致磁体的剩磁和磁能积的降低。纳米Al的掺杂能够改善磁体的温度稳定性。由于纳米Al的熔点低,通过掺杂纳米Al既有助于烧结磁体的液相烧结促进其致密化,又能减少块状富稀土相,增加薄片状富稀土相,起到去磁耦合作用,对于烧结磁体的磁硬化具有重要作用。

Nd-Fe-B片铸连续恒定浇注流量数学模型分析及工程实现

针对烧结Nd-Fe-B磁体生产过程中速凝(片铸)浇注流量较难控制的问题,建立合金熔炼坩埚连续恒定浇注流量数学模型,用工程软件计算并绘制倾角(θ)-流量(q)、时间(t)-速度(v)等函数曲线;分析函数曲线特征,发现倾转坩埚的几何形貌和状态变化是导致连续浇注流量不稳定的主要因素,在约60°与73.9°倾转角流量发生急剧变化。根据曲线特性和现场采集数据,制定短时间等角速度(即局部线性化)的恒定熔液流量控制策略,设计片铸炉的系统嵌入式间接模糊控制恒定浇注流量铸片子系统,工程化实现浇注过程液面无浪涌的连续平稳片铸,铸片厚度及其一致性均达到满意指标。

热变形Sm-Fe-B质量填充量对微波吸收性能的影响

热变形Sm-Fe-B具有较大的各向异性场,可以突破Snoek极限的限制,在微波频段获得较高的磁导率,表现出较好的微波吸收性能。目前热变形Sm-Fe-B磁粉的填充量对其微波吸收性能的影响尚不清楚。本文通过热压烧结和热变形的方法制备出变形量70%的热变形Sm-Fe-B,研究其在石蜡中不同质量填充量的热变形Sm-Fe-B/石蜡复合材料的微波吸收性能并分析其机理。相比于30%和50%的质量填充比,70%填充比的热变形Sm-Fe-B/石蜡复合材料具有更强的微波吸收强度,和拓宽的有效吸收带宽:样品厚度为2.83mm时,在6.8GHz下可获得最大反射损耗达一55.49dB。且样品厚度为1.33mm时,有效吸收频宽(RL≤一10.0dB)可达3.15GHz。这主要得益于优化的阻抗匹配和高浓度磁粉引发的高电导损耗、高介电损耗和磁损耗。

热处理对双合金工艺制备的(Nd,Tb)-Fe-B烧结磁体矫顽力的影响

为了在降低重稀土用量的情况下进一步提高磁体矫顽力,应用双合金工艺将主合金粉与辅合金粉按7.5:2.5比例混合制备出双合金Nd-Fe-B烧结磁体。探究了回火工艺对稀土双合金磁体矫顽力的影响,并通过扫描电镜表征了热处理对合金微观结构和组分分布的影响。结果发现,在特定的烧结温度和回火下,合金主相能分布更加均匀,且在其周围的含重稀土相趋于形成薄的壳层结构。该实验方案在保证磁能积基本不降低的前提下通过特定的烧结和时效等热处理工艺有效提高了磁体矫顽力。通过优化热处理方式,最后得到矫顽力为18.57 kOe、磁能积为48.53 MGOe的高性能磁体。

Q-T和Q-P工艺对Fe-C-B合金组织与性能的影响

为了获得综合性能好、成本低的耐磨钢,分别采用淬火-回火(Q-T)和淬火-分配(Q-P)工艺对Fe-C-B合金进行热处理。结果表明,相较于Q-T工艺,Q-P工艺处理后的试样综合性能更加优异。采用Q-T工艺处理后合金的冲击韧性提升了18.9%,而采用Q-P工艺处理后的合金,获得了板条马氏体和薄片状残余奥氏体组成的基体,薄片状的残余奥氏体对于提升Fe-C-B合金的冲击性能产生了重要效果,使该合金的冲击性能提升了50.9%。

多组元Fe-W-B合金本构方程及热加工图的研究

为解决铸造高硼合金难热加工以及硼化物呈网状分布的问题,本文以多组元Fe-W-B合金为例,采用Gleeble-3500热模拟实验机研究了其在变形温度800℃~1150℃、应变速率0.01s-1~10s-1条件下的高温流变行为。结果表明,多组元Fe-W-B合金的高温流变应力状态主要受温度和应变速率影响,具体表现为流变应力随着应变速率降低和变形温度升高而减小,真应力一应变曲线表现出动态回复型和动态再结晶型特征。本文还构建了Arrhenius型热变形本构方程并对其准确性进行了验证;根据热加工图确定了多组元Fe-W-B合金最佳热加工窗口并进行锻造验证。锻后,多组元Fe-W-B合金中的网状硼化物被有效破碎并且力学性能大幅提升。

MIL-101(Fe)的合成条件优化及RhB催化降解

通过溶剂热法合成了拉瓦锡材料研究所骨架材料(Materials of Institute Lavoisier,MILs)中的MIL-101(Fe)材料,将其应用于活化过二硫酸盐(PDS)降解罗丹明B(RhB),并优化了反应物配比、合成温度、合成时间等制备条件,优化后的MIL-101(Fe)催化活性得到有效提升。同时探究了MIL-101(Fe)/PDS体系催化降解RhB的最佳反应条件,在RhB初始质量浓度为10 mg/L、PDS投加量为6 mmol/L、催化剂投加量0.2 g/L、初始pH=3、t=25℃的条件下,t<20 min,RhB去除率即可达到100%。

基于PA承载的NdFeB磁感器注射模设计

结合某磁感器粉末冶金成型工艺,设计了1副两板注射模用于烧结前中间体的成型,与磁粉接触的成型零件及推出零件材料都选用304不锈钢,模具中设置有电磁线圈组件和斜导柱滑块侧抽芯组件。试模获得的最佳成型工艺参数为注射温度266℃,注射压力5.8 MPa,保压压力4.88 MPa,保压时间5.6 s,模具温度80℃,成型的磁体在充磁磁场的作用下充磁2次即可到达磁体性能设计目标。

Parylene镀层对烧结Nd-Fe-B磁体稳定性的影响

采用化学气相沉积法(CVDP)在Nd-Fe-B磁体和电镀Cu层的Nd-Fe-B磁体表面包覆派瑞林(Parylene)镀层,分析Parylene镀层和Parylene+电镀Cu复合镀层对磁体化学稳定性和温度稳定性的影响。Parylene分子沉积到磁体表面形成一层致密的镀层,镀层表面形成大小不同的颗粒,造成磁体表面粗糙度变大。Parylene镀层与Nd-Fe-B基体结合紧密,未出现缝隙和镀层脱落现象,镀层厚度随Parylene粉末质量增加逐渐增大。Parylene镀层一方面可以有效改善Nd-Fe-B磁体的化学稳定性,提高磁体中性盐雾耐腐蚀性能;另一方面对磁体有很好的抗热氧化保护作用,有利于提高磁体的温度稳定性,降低高温磁通不可逆损失(h_(irr))。Cu镀层的存在不利于Parylene镀层改善磁体化学稳定性和温度稳定性,这是由于电镀Cu层与Nd-Fe-B磁体基体和Parylene镀层结合不紧密,界面存在缝隙与裂痕。

Cr元素对Fe-B堆焊合金的金相组织与性能的影响

为了提高Fe-B堆焊合金的耐磨性,利用等离子堆焊技术在Q235钢材料表面熔覆不同铬含量的Fe-B-Cr堆焊合金层,通过金相分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析,研究Cr元素含量对Fe-B-Cr堆焊合金的组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明:随着Cr含量的添加,Cr固溶于Fe和Fe_(2)B中,堆焊合金由(Fe,Cr)和(Fe,Cr)2B组成,Cr含量的增加未使Fe-B堆焊合金中生成新相,合金组织由Fe_(2)B和Fe+Fe_(2)B的共晶组织构成。Cr元素的添加显著提高了Fe-B堆焊合金的硬度和耐磨性。Cr-2的硬度较Cr-0显著升高。随着Cr含量的不断增加,堆焊合金的硬度值呈上升趋势,Cr-10堆焊层表面硬度高达67 HRC。Cr-10堆焊层的磨损量降到最低,为0.0275 g,其相对耐磨性较Cr-0提高了375%。

无重稀土烧结Nd-Fe-B磁体的显微结构和磁性能研究

对Ga、Al、Cu和Zr共同掺杂的烧结Nd-Fe-B磁体磁性能和显微结构进行研究,并通过回火工艺对磁体的矫顽力进行调控。结果表明:当一级回火为900℃×150 min,且二级回火为500℃×180 min时,磁体矫顽力H_(cj)从烧结态的14.33 kOe大幅提高到二级回火态的19.86 kOe,提高了38.6%;方形度H_(k)/H_(cj)由0.86增加到0.97;剩磁B_(r)仅从烧结态13.51 kGs略微下降到二级回火态的13.46 kGs;富稀土相分布更加连续和明显。研究分析表明,矫顽力大幅增加主要是由于含有少量的富Nd相和贫B相的烧结Nd-Fe-B磁体中Ga的掺杂改变了晶界相湿润性,降低了富稀土相中Fe元素的含量。本研究为无重稀土高矫顽力和高剩磁烧结Nd-Fe-B磁体步入产业化夯实了理论基础。