机械合金化制备纳米晶和软磁性

简述机械合金化制备纳米晶和纳米晶磁性特征,以及影响纳米晶磁性的因素。纳米晶磁性主要受尺寸因素和球磨粉末的应力影响。     

机械合金化合金相形成机制的研究现状

机械合金化是制备难熔金属的非晶合金，不互溶金属的过饱和固溶体和纳米多晶的新方法，简单综述了机械合金化过程中合金相形成的机制。除了亚稳平衡下的层扩散机制外，在机械合金化过程中多晶型约束以及自助放热反应也会控制相的形成和产生。     

快冷熔覆法原位合成大厚度铁基非晶复合涂层的研究

通过水冷提高凝固速率及降低基体金属对熔覆层的稀释,采用改进的钨极惰性气体氩弧熔覆的方法,原位制备了大厚度(1—5 mm)Fe基非晶/纳米晶复合涂层.利用X射线衍射,光学显微镜和透射电子显微镜对涂层成分和组织进行分析,并测试了涂层的显微硬度.结果表明,采用快冷熔覆的方法可以制备出含有50%以上非晶含量的非晶/纳米晶复合涂层,涂层内纳米晶颗粒表面被非晶过渡层包覆.较厚涂层的显微硬度达到1600HV_0.3,与基体为冶金连接,有良好的结合强度及耐磨性.非晶/纳米晶复合结构使得涂层与基体之间的过渡区具备较强的弹塑性,提高了涂层的抗冲击性. 最后重点讨论了微观结构和性能之间的内在联系,涂层内非晶相与纳米晶相的协同作用是造成涂层高硬度的主要原因. 关键词： 非晶 涂层 熔覆 显微硬度     

射频溅射FeTaN纳米晶软磁薄膜结构和磁性

用射频反应溅射制备了FeTaN纳米晶软磁薄膜.研究了薄膜结构和磁性与制备条件的依赖关系.研究发现,当Ta的含量较高时,在N2+Ar混合气氛中易形成沉积态薄膜的非晶结构.适当的热处理后,αFe纳米晶从中晶化生成.薄膜显示出优良的软磁特性 关键词： 纳米晶 软磁性 非晶态     

镁中位错和非晶作用机制的分子动力学模拟

镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为21世纪的“绿色工程材料”,具有广阔的应用前景.晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能,但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确.本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷作用下纳米晶镁中刃位错与非晶相的相互作用机制.研究结果表明,纳米晶镁中非晶相与位错的相互作用机制表现出一定的尺寸依赖性.相较于非晶相尺寸较小的样品,较大的非晶相尺寸会导致较大的二次应力强化现象.非晶相和位错的作用机制主要归结为非晶相对位错的钉扎作用.对于非晶相尺寸较小的样品,非晶相对位错的钉扎作用有限,钉扎时间较短,其相互作用主要是位错绕过非晶相的机制;而对于非晶相尺寸较大的样品,非晶相对位错的钉扎作用较大,钉扎时间较长,其相互作用主要是非晶相引发的位错的交滑移机制.本文的研究结果对于设计和制备高性能的镁及其合金材料具有一定的参考价值和指导意义.     

机械合金化致二元过渡金属非晶态合金形成规律的探讨

运用Ｍｉｅｄｅｍａ参数和尺寸因子Ｒ分别构成Ｍｉｅｄｅｍａ参数坐标和三维化学坐标成功地研究机械合金化二元过渡金属非晶合金的形成规律。基于实验事实所确定的机械合金化二元非晶的形成条件分别是见原文，以上两判据区分机械合金化非晶态合金形成与否的准确度分别为８０％和８８％。从微观原子的相互作用以及固态反应非晶化热力学和动力学的角度分析了以上参数在描述机械合金化二元过渡族合金体系非晶形成规律的内在物理涵义以及与固态反应非晶化实现所需条件的联系。 关键词：     

退火诱导机械合金化Fe42.5 A142.5 Ti5 B1o合金的结构演变与晶粒生长动力学

利用XRD和TEM方法研究Fe42.5 Al42.5 Ti5B10合金在机械合金化及等温热处理过程中的结构演变及品粒生长动力学,讨沦了机械合金化合成机理和热处理过程巾的晶粒生长机理.结果表明,球磨过程中Al,Ti,B原子向Fe晶格中扩散,形成re(Al,Ti,B)固溶体.机械合金化合成Fe(A1,Ti,B)遵循连续扩散混合机理.球磨50 h后,金属Fe,Al,Ti,B已完全合金化,球磨终产物为纳米晶Fe(Al,Ti,B).球磨50h的粉体在热处理过程中除了发牛晶体缺陷和应力释放等过程以外,Fe(Al,Ti,B)分解形成纳米晶B2一FeAI及TiB2组成相.根据晶粒生长动力学理论计算纳米晶FeAI的晶粒牛长激活能为525.6 kJ/mol.     

纳米超微晶Fe73.5Cu1Mo3Si13.5B9合金显微结构和磁性的研究

对纳米晶Fe_73.5Cu₁Mo₃Si_13.5B₉合金的原始制备态和各退火态样品进行了室温Mossbauer谱研究,结果表明晶化态的合金存在α-Fe(Si)微晶相和晶界的非晶相。晶相和非晶相内场和面积随退火温度的变化是退火时Cu,Mo,B等成分的扩散和在各相中的再分配引起的。最佳磁性能对应非晶相中的铁量占合金铁总量的30％左右,超微晶合金的双相无规各向异性模型表明,一定量的非晶相对保持纳米晶优异的软 关键词：     

纳米超微晶Fe_(73.5)Cu_lMo_3Si_(13.5)B_9合金显微结构和磁性的研究

对纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Mo_3Si_(13.5)B_9合金的原始制备态和各退火态样品进行了室温Mossbauer谱研究,结果表明晶化态的合金存在α-Fe(Si)微晶相和晶界的非晶相。晶相和非晶相内场和面积随退火温度的变化是退火时Cu,Mo,B等成分的扩散和在各相中的再分配引起的。最佳磁性能对应非晶相中的铁量占合金铁总量的30％左右,超微晶合金的双相无规各向异性模型表明,一定量的非晶相对保持纳米晶优异的软磁性能是必要的。Fe_2B相的出现使合金的性能变坏。     

Al-Ni-RE非晶合金的晶化行为和热稳定性

本文制备了一系列Al-Ni-RE (RE=La, Ce, Y) 非晶合金薄带, 利用差示量热扫描仪和X射线衍射仪考察了非晶合金的晶化行为和初生相, 并分析了其与合金成分和原子特性间的关系. 结果表明: 在拓扑不稳定参数λ以有效原子半径修正为λ'后, 每一Al-Ni-RE非晶合金体系可由其两个临界值划分为纳米晶、纳米玻璃和玻璃三类; Al-Ni-RE非晶合金的晶化开始温度和混合焓与λ'成良好的线性关系, 即λ'能很好的表征Al基非晶合金的热稳定性. 关键词： Al基非晶 玻璃转变 初生相 热稳定性     

粗晶和纳米晶Sm_3Co合金的制备及其性能研究

本文针对Sm3Co粗晶和纳米晶合金材料的制备和基础性能进行了研究.采用磁悬浮熔炼技术多次精炼制备出Sm3Co粗晶合金.以此为母材,利用高能球磨非晶化和放电等离子烧结致密化并同步晶化的技术路线,制备出平均晶粒尺寸为8 nm的超细纳米晶Sm3Co合金块体材料.构建了Sm3Co纳米晶合金的晶体结构模型,并结合其显微组织的表征,分析了Sm3Co纳米晶合金的磁性能和力学性能,并与粗晶合金进行了比较粗晶Sm3Co合金不具有硬磁特性,而同种成分的纳米晶合金则表现出一定的硬磁特性.纳米晶Sm3Co合金的显微硬度和弹性模量分别达到4.87 GPa和63.7 GPa,比粗晶合金增大约8.7%和13.3%.本文研究结果为Sm-Co体系合金的基础性能及其纳米尺度效应提供了系统的参考依据.     

Gd基非晶与Gd纳米晶复合结构的磁制冷效应

通过调控冷却速率和成分配比, 制备出了Gd基非晶与Gd纳米晶的复合材料. 采用X射线衍射、热分析、原子力和磁力显微镜对其微结构进行表征, 从多个角度证实了非晶/纳米晶的复合结构. 磁性测试结果表明: 内生的纳米晶颗粒能有效改善非晶基体的磁熵效应, 相对于Gd基块体纯非晶和Gd单质, 复合体系的磁制冷效率大幅提高达到了10³ J. kg^-1; 磁熵变化峰Δ S _m的半高宽超过纯Gd的5倍; 最大磁熵变区出现平台区,但Δ S _m峰值有待于进一步提高. 理论分析表明, 复合结构中超顺磁纳米团簇的形成有效提高了磁制冷温区和效率. 结合磁滞小和电阻大等优点, Gd基非晶/Gd纳米晶复合材料具有一定的发展潜力.     

铝纳米晶的低温导电特性研究

采用真空热压技术将电磁感应加热-自悬浮定向流法制备的铝纳米粉末压制成块体样品.通过X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜及X射线能谱分析了铝纳米晶的微观结构,并用四探针法测量了不同温度下(8—300 K)样品的电阻率,研究了铝纳米晶的电阻率(ρ)随温度的变化规律.结果表明:由于晶界(非晶氧化铝)对电子的散射以及晶界声子对电子的散射效应,低温(40 K)下,铝纳米晶的本征电阻率随温度变化关系明显不同于粗晶铝,不仅呈现出T~4变化,还表现出显著的T3变化规律.因晶界等缺陷和非晶氧化铝杂质对电子的散射,铝纳米晶残余电阻率比粗晶铝电阻率大5—6个数量级.     

纳米晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9晶间非晶相结构弛豫与模量的振荡变化

采用X射线衍射(XRD),杨氏模量测量方法研究了非晶态Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金500℃等温晶化时,纳米α-Fe(Si)晶相的平均晶粒尺寸(d),晶化体积分数(Vc),杨氏模量(E)随保温时间(t)的变化.d-t关系具有阶梯式长大特征,而E-t关系则呈现相应的周期性变化.分别计算了纳米α-Fe(Si)晶生长前沿非晶区的化学成分以及晶间非晶区平衡化学成分.由Fick扩散方程计算晶间非晶区成分均匀化的时间,与纳米α-Fe(Si)阶梯式长大周期相当.E-t关系的振荡性变化可能是由扩散控制的纳米α-Fe(Si)晶相的阶梯式长大与晶间非晶区周期性弛豫引起的.     

纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性

采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末, 结合机械合金化和放电等离子烧结技术, 在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi₂Te₃块体材料, 并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响. SEM, TEM分析结果表明, 以纳米粉末为原料, 通过有效控制工艺条件, 可以制备出具有纳米层状结构Bi₂Te₃合金块体材料, 同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构; 热电性能测试结果表明, 具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比, 热导率大幅度降低, 在423 K附近, 热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK, 晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK, 表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存, 有利于进一步提高声子散射, 降低晶格热导率. 其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT), 达到0.74.     

Pr基大块纳米晶合金及其特性研究

研究了Pr₆₀Al₁₀Ni₁₀Cu₂₀ 大块金属玻璃 的结构和磁性随Fe含量 的变化关系，结果表明Pr基合金逐步从玻璃状态，转变为非晶与纳米晶的复合状态，最后成 为纳米晶合金，Pr基合金的磁性也相应地发生变化.提出了一种通过对大块稀土基金属玻璃 进行Fe掺杂，制备出微观结构和性能具有可调控性的大块纳米晶合金的方法, 并讨论了纳米 晶结构和性能的关系. 关键词： 金属玻璃 大块纳米晶 掺杂     

Al-O,C元素添加对FeCo合金薄膜磁性和频率特性的影响

用磁控射频溅射法制备了FeCoAlOC薄膜,研究了Al-O和C元素的添加对FeCo合金薄膜的软磁性和高频特性的影响.随着Al,O,C元素添加量的增加,薄膜微结构发生了由多晶到纳米晶再到非晶状态的转化,软磁性得到提高;薄膜电阻率则由最初的87 μΩ·cm增至900 μΩ·cm,高频特性得到改善: 截止频率最高可达2.9 GHz,低频实部磁导率最高可到达400. 关键词： 纳米晶 非晶 软磁薄膜     

FeCo基纳米晶合金高温交换耦合作用机理

研究了500和600℃真空退火后的纳米晶Fe_38.4Co₄₀Si₉B₉Nb_2.6Cu合金初始磁导率随温度的变化规律,发现较高温度(600℃)退火的FeCo基纳米晶合金,在非晶相居里温度以上较宽温度范围内磁导率没有明显的衰减,这是在双相纳米晶合金中观察到的一种新现象,其磁特性不同于Fe基纳米晶合金.为了探明这种现象的起源,估算了与剩余非晶相同成分的非晶合金的居里温度及纳米晶粒间发生交换耦合作用的参数 关键词： 交换耦合作用 非晶相居里温度 交换耦合穿透深度     

机械合金化非晶化过程中内应力的作用

本文利用示差扫描量热法(DSC)和X射线衍射手段研究机械合金化Ni,Zr混合粉形成非晶Ni₃₅Zr₆₅合金的过程,揭示了内应力在机械合金化非晶化过程中的作用,并对其在球磨过程中的变化规律进行探讨和解释。 关键词：     

铀基非晶合金的发展现状

铀基非晶合金是非晶家族中的特殊成员,受限于铀元素的高活性与放射性特点,目前这类非晶材料的研究极不充分.本文结合非晶合金的最新发展动态简要介绍了铀基非晶发展历史,较系统地总结了本团队的最新铀基非晶研究工作:首先较详细地介绍了新型铀基非晶的制备技术、成分体系、形成规律与晶化行为,澄清了其形成机制与热稳定性;结合高分辨电镜分析展示了其微观结构特点;采用纳米压痕技术揭示了这类非晶的微纳力学性能;利用电化学测试方法评估了其耐腐蚀性能.这些结果丰富了非晶材料的内涵,有助于深化对非晶物理基础科学问题的理解,并推动新型铀合金材料的发展,为这种材料的潜在工程应用奠定了基础.