介观结构对FeCo基纳米晶合金高温磁性的影响

FeCo基纳米晶合金具有良好的高频、高温磁性能,在航空航天领域有着广泛的应用前景,但其物理本质和微观机理尚不清楚。本文用原子力显微镜、高分辨场发射电子显微镜和透射电镜对FeCo纳米晶合金薄带横断面的介观结构进行了研究,发现退火温度和工作温度对其介观结构、介观尺寸上物质成份的迁移、滞留都有显著的影响,其结果决定着合金薄带的高温磁性能。

高温工作环境中FeCo基纳米晶合金的介观结构相

利用原子力显微镜和高分辨场发射电子显微镜系统地研究了高温退火的FeCo基纳米晶合金薄带的介观结构。发现高温退火的FeCo基纳米晶合金中具有纳米晶粒的团聚结构,尺寸约为200nm。由X射线衍射结果和目前已有的实验成果推断这种团聚结构中大约有104-105个纳米晶粒及包围这些纳米晶粒的非晶相。这种团聚结构与退火温度的高低具有十分密切的关系,因此称之为高温工作环境中FeCo基纳米晶合金的介观结构相,简称介观结构相。

Ni含量对FeCo基纳米晶合金高温磁性的影响

采用循环加热、冷却过程中测定交流初始磁导率的方法,研究了纳米晶Nix（Fe0.5Co0.5）73.5-xNb3Si13.5B9Cu1（x=5,10,15,20,25,30）合金在由室温升至380-730℃范围内的高温磁性与Ni含量的关系。结果表明：与双相纳米晶（Fe0.5Co0.5）73.5Nb3Si13.5B9Cu1合金相比,当Ni含量x≥15时可显著提高FeCo基纳米晶合金的初始磁导率,但同时降低了合金的居里温度。初步探讨了产生这种高温磁性变化的机理。

合金化与磁场热处理对Fe基非晶纳米晶带材高频磁性能影响的研究

随着宽禁带隙半导体在功率电子及电机控制领域的深入应用,软磁材料是实现高频工作的核心材料,铁基非晶纳米晶因其具有较低的磁致膨胀系数及均匀的磁各向异性等优点,在功率电子设备及电机等领域具有广阔的应用前景。铁基纳米材料的工作频率一般在0.5-150 kHz之间,但随着工作频率的提高,其磁导率会急剧下降,不能适应高频率工作条件下的工作需求。因此,发展具有优良高频磁学性能的软磁材料是目前国际上的一个热门课题。

高强脉冲电流工艺参数对Fe基非晶合金纳米晶化的影响

高强脉冲电流能使Fe基非晶合金在低于非晶转变温度70～100K的条件下实现快速晶化。脉冲频率和处理时间对Fe基非晶合金晶化过程有显著影响。在高强脉冲电流的作用下,随着处理时间的增加,Fe基非晶合金先发生结构弛豫,然后在某一临界处理时间之后发生快速晶化,析出大量的α-Fe(Si)纳米相,最后晶化过程趋于稳定。提高脉冲频率f,可以有效缩短临界处理时间,但不改变Fe基非晶合金纳米晶化过程中显微硬度的变化趋势。与等温退火工艺相比,高强脉冲电流处理是一种高效的非晶合金快速晶化方法。

铁基纳米晶合金的介观结构(英文)

团聚结构是影响铁基纳米晶合金软磁性能和GMI效应的重要介观结构。本文用原子力显微镜和高分辨场发射电子显微镜对铁基纳米晶合金薄带横断面的介观结构进行了研究。结果表明在铁基纳米晶合金薄带中具有纳米晶粒的团聚结构,其大小约为200nm。结合X射线衍射分析推断这个团聚结构大约由104个纳米晶粒组成,称之为介观结构相。

纳米晶AB_3型稀土镁基贮氢合金研究

用双辊快淬法制备的AB3型稀土镁基贮氢合金,经X射线衍射和SEM分析表明,该贮氢合金具有纳米晶结构,由LaNi3相和LaNi5相组成.PCT测试曲线显示,贮氢合金具有合适的吸放氢平台.该贮氢合金具有比容量高、循环性能稳定的优异电性能,72 mA/g放电比容量达到369 mA.h/g,460次循环后720mA/g容量衰减仅为19.4%.

Co基纳米晶软磁合金研究进展

本文对钴基非晶合金的晶化及其磁性研究的进展进行了综述 ,内容包括 :(1)零磁致伸缩Co基非晶合金的晶化行为 ;(2 )Vitrovac 6 0 2 5型合金的纳米晶化和磁性 ;(3)bcc结构的Co Fe Nb Si B纳米晶合金的研究。对有关晶化产物及磁性的问题进行了讨论。

张应力退火对Fe基纳米晶合金薄带磁各向异性的影响

用单辊快淬法制备Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金薄带,在氮气保护下沿薄带轴向分别施加不同张应力进行退火。采用阻抗仪和磁力显微镜(MFM)分别观测了不同张应力(?=0、171、378、570 MPa)退火Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金薄带的纵向驱动巨磁阻抗效应(LDGMI)和表面磁畴结构。发现张应力感生的横向磁各向异性场Hk与外加张应力?和轴向应变?∥之间是线性相关的;自由退火样品具有迷宫状的磁畴结构;而张应力?=171MPa退火的样品为条带状磁畴结构,认为这种条带磁畴结构与张应力感生的横向磁各向异性分量有关。

基于铁基纳米晶合金薄带的压磁式压力传感器的研究

对一种利用Fe基纳米晶软磁合金薄带作为敏感材料的新型压磁式压力传感器进行了可行性研究。介绍了该传感器的结构、工作原理、输出特性以及主要参数的选择。然后通过试验,分析了传感器的静态特性以及温度变化对输出的影响。试验结果表明,该传感器的最大线性误差为2.22%(满量程),最大不重复误差为0.97%(满量程),未经放大的最大灵敏度为0.2073μV/Pa,零点每摄氏度温漂小于1.22%(满量程)。该传感器具有结构简单、工作可靠、成本低廉,以及测压范围宽等优点。

Fe基纳米晶合金弱电流传感器

研究了采用非晶退火法制备的Fe72 .7CuNb2 V1.8Si13.5B9纳米晶合金材料制成的新型弱电流传感器。它利用多谐振荡桥励磁的单纳米晶磁芯双绕组差动对称结构。介绍了传感器的工作原理 。

Fe基纳米晶软磁合金退火脆性的研究进展

Fe基纳米晶软磁合金自1988年被发现以来,因其低矫顽力、高磁导率、低铁损、低磁致伸缩系数等优异特性,尤其是高频下突出的软磁性能一直受到广泛的关注;其中,Finemet合金已作为高频变压器等设备的铁心材料在工业生产中得到了应用。近年来,一系列高饱和磁感应强度的新型纳米晶软磁合金的研发,将进一步促进电子、电力设备的小型化和节能化。Fe基纳米晶软磁合金通常是由其前驱体非晶带材经退火处理结晶化制备获得。在热处理过程中带材会产生脆性,这不仅增加了铁心加工成形的难度,也使得铁心在实际工况下易失效,严重制约了其在工业生产中的广泛应用。因此,材料工作者对其退火脆性问题展开了研究,并取得了一系列成果。Fe基纳米晶软磁合金的退火脆化产生可分为两个阶段,即非晶前驱体在低于初始结晶化温度下退火导致结构弛豫引起的韧-脆性转变,以及结晶化后由α-Fe相析出引起的合金脆性增加。目前,评价带材的韧-脆性主要采用相对断裂应变(Relative strain at fracture,εf)和临界应力强度因子(KQ)这两个参量。虽然εf值的离散性较大,但由于测定方法简便且能够定量地反映合金的脆化程度而被广泛应用于带材退火脆性的研究。通常合金的退火脆性随α-Fe相体积分数的增加而增大,而细化α-Fe晶粒则有利于抑制合金的退火脆性倾向。当合金中α-Fe相体积分数在70%以下时,合金的硬度随α-Fe相体积分数的增加呈线性增长,此时硬度也可以间接地反映合金脆化的程度。添加合金元素、优化热处理工艺以及采用新型热处理方法等均可以细化纳米晶合金的组织结构,从而在一定程度上抑制其退火脆性倾向。本文综述了近年来有关Fe基纳米晶软磁合金的退火脆化机制、韧-脆性评价方法,分析了合金成分、热处理工艺、组织结构、退火脆性间的关系,总结了抑制退火脆性的途径等方面的研究进展,并对存在的问题和今后的研究方向进行了探讨。

纳米晶分布对钛基非晶合金力学性能的影响

直到现在许多科学家都在致力于钛基非晶合金和金属玻璃的开发研究工作，因为它既轻、强度高又耐蚀而且生体相容性优越。但是完全的金属玻璃只具有弹性变形，为了具有塑性变形就必须激活在金属玻璃中的许多剪切带。在金属玻璃中均匀分散纳米晶，就是通过激活剪切带来制作承受塑性变形的金属玻璃的一种方法。如果钛基块体金属玻璃的塑性变形是由于分散的纳米晶所引起，那束就有可能通过使纳米晶的分散密度、分布和形态的最佳化来提高金属玻璃的塑性变形。

锆基非晶合金的研究进展与应用

概括了锆基非晶系的各种体系 ,介绍了制备锆基非晶的各种方法 ,综述了锆基非晶的力学性能、物理性能及抗腐蚀性能。分析了锆基非晶在晶化过程中的热稳定性和动力学 ,以及晶化过程中的纳米晶、准晶与组织、结构的变化 ,并对锆基非晶合金的应用进行了评述。

W-Ni-Fe高比重合金纳米晶预合金粉的制备

采用行星式高能球磨机制备W-Ni-Fe高比重合金纳米晶预合金粉，研究了不同的球磨介质（研磨球）包括硬质合金球、不锈钢球、钨球和球料比以及不同的保护气氛N2、Ar等对球磨后粉末性能的影响。采用XRD分析了粉末相变化、晶块尺寸和晶格畸变。采用SEM和EDX对球磨后粉末形貌和颗粒成分进行分析。

纳米晶高密度钨合金的研究进展

介绍了近几年来纳米晶钨基高密度合金的研究状况 ,讨论了粉末制备的机械合金化法、喷雾干燥法和反应喷射工艺法 ,同时详细讨论了粉末的注射成形以及包括固相烧结、二步烧结在内的烧结工艺。最后 ,从这些方面分析了影响纳米晶钨合金性能的具体因素 。

高压下Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶软磁块体合金的形成

采用MA法和低温高压固结工艺制备了Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁合金粉末和块体合金,借助XRD、DSC、SEM、TEM手段分析了它们的相组成、平均晶粒尺寸以及粉末的热稳定性、块体合金的相对密度.结果表明:(1)经过70h MA后,可获得平均晶粒尺寸约9.5nm、bcc结构的单相α-Fe纳米晶过饱和固溶体粉末;(2)在DSC的升温曲线中,分别出现四个强弱不一的放热峰,依次对应着发生了畸变的纳米晶过饱和固溶体的结构弛豫过程、少量非晶晶化过程以及过饱和固溶体的相析出过程,且过饱和固溶体析出过程分两个阶段完成;(3)在P=5.5GPa,Pw=980W,t=5min的烧结条件下,可获得相对密度约98.4％、平均晶粒尺寸约12.5nm的单相α-Fe纳米晶块体合金,该块体合金的软磁性能为:比饱和磁化强度Ms=1.71×10-7wb·m/g,矫顽力Hc=8.22×103A/m.

FeCuNbSiB非晶合金的纳米晶化及其软磁性能

采用单辊快淬法制备了宽2mm,厚20μm的Fe75.5Cu1Nb3Si13.5B7非晶薄带,通过等温退火得到了非晶纳米晶双相结构的软磁性材料,纳米晶平均晶粒尺寸为8～11nm。利用X射线衍射(XRD)和差热分析(DTA)研究了非晶晶化后的组织与性能,发现非晶基体上析出了单一bcc结构的α-Fe(Si)固溶体。研究了Fe基合金在不同退火条件下纳米晶化后的软磁性能,结果表明:在783～865K退火1h后,可获得较高的饱和磁感应强度Bs和较低的矫顽力Hc,并且在823K退火1h后,表现出最佳的软磁性能,饱和磁化强度Bs为135.266Am2.kg-1,矫顽力Hc最低为1.8A.m-1。

低温球磨制备纳米晶铝/铝基复合材料的研究进展和应用前景

详细介绍了国内外采用低温球磨粉末冶金法制备纳米晶铝及其铝基复合材料的研究进展。通过对比分析国内外在材料研制和工装设备研发等方面存在的主要差距,提出了国内在纳米晶铝应用研究中存在的问题、解决措施及发展方向。最后,对纳米晶铝/铝基复合材料未来的应用前景进行了展望。

一种新的具有室温大塑性的Zr基块体非晶合金

通过二元共晶比例法设计了一种新的具有室温大塑性的Zr51Al9.96Ni14.34Cu24.7块体非晶合金。该合金室温压缩最大强度达2356MPa,塑性应变达14.6%。高分辨透射电镜(HRTEM)及热分析(DSC)结果表明,压缩过程的变形诱发了纳米晶化。纳米晶的形成一方面诱发新的剪切带的形成,增加了剪切带的密度;另一方面阻碍了剪切带的进一步扩展,使大量初始剪切带与二次剪切带的交割和分叉,因而导致所研究非晶合金优异的塑性变形能力。