熔体过热对Nd_9Fe_(70)Ti_4C_2B_(15)纳米复合永磁合金过冷度、非晶形成能力和晶化行为的影响

采用差热分析法研究了Nd_9Fe_(70)Ti_4C_2B_(15)永磁合金形核过冷度与其熔体过热度的关系。在此基础上,通过对不同熔体过热度的快淬薄带进行凝固组织结构分析、磁性能测试和差热分析,研究了熔体过热度对合金的非晶形成能力和晶化行为的影响。结果表明:在28~168 K的过热度范围内,Nd_9Fe_(70)Ti_4C_2B_(15)合金的过冷度随着熔体过热度的提高而显著增大了约80 K,它们之间呈现非线性关系;过冷度拐点对应的临界过热度为68 K,在小于68 K的过热度范围内,过冷度随过热度的提高而急剧增大了67 K,而在大于68 K的过热度范围内,过冷度随之而变化的幅度不大,其间的平均过冷度达到了174 K。熔体过热度为60 K时,快淬薄带的微观组织由Nd_2Fe_(14)B,Fe_3B和α-Fe纳米晶构成,其磁性能为H_(ci)=992.91 k A·m~(-1),B_r=0.56 T,(BH)_(max)=45.81 k J·m~(-3);熔体过热度提高至90和110 K时,快淬薄带的微观组织由纳米晶和非晶构成,且熔体过热温度越高,非晶的量越大;熔体过热度提高至150 K时,快淬薄带的微观组织由完全非晶构成。快淬薄带中的部分非晶或完全非晶在晶化退火过程中的相变都沿循以下路径:Am(非晶相)→Am'+Fe_3B→Fe_3B+Nd_2Fe_(23)B_3→Fe_3B+Nd_2Fe_(14)B+α-Fe。     

Al-Fe-Ce非晶合金中的二十面体短程序

采用X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)对Al-Fe-Ce非晶合金的局域结构进行了研究,分析了二十面体短程序对非晶合金的形成及热稳定性的影响.Al-Fe-Ce非晶合金中的二十面体短程序均匀弥散分布在非晶基体中.Al颗粒被二十面体化学短程序紧紧包围,二十面体化学短程序阻碍了Al颗粒的长大,面心立方铝(fcc-Al)的形核需要二十面体结构的分解及溶于其中的元素的扩散.二十面体结构单元的存在和均匀分布有利于增强非晶合金的玻璃形成能力和非晶相的热稳定性.     

LiCl急冷过程中结构变化研究的一种几何学方法

计算了900 K、698 K、498 K和298 K温度下共4800个Voronoi多面体并对它们进行了统计分析. 计算表明: 在玻璃态转变温度区间, Voronoi多面体的统计分布有明显的变化。在以阳离子为中心的Voronoi多面体中, 在298 K时,四面体、五面体和六面体占总数的80%以上。     

化学短程序和中程序的Voronoi多面体分析

液体和玻璃中的化学短程序是其物理模型的一个基本问题.Voronoi 多面体的计算和统计,提供了一种研究原子间短程化学有序的方法.然而,Voronoi 多面体只能描述原子最近邻的局域堆垛结构,为考察化学有序与距离的关系,特别是短程序、中程序及其间的过渡,我们提出Voronoi 多面体套的概念,并建立了它的计算方法.Voronoi 多面体套(详称胀套Voronoi 多面体)是Voronoi 多面体的直接推广.随着胀套级的递增,它由近到远地描述了原子的各层次的近邻之堆垛结构,细致地刻划出化学有序     

金属间化合物Al~3Fe熔体结构的温度变化特性研究

利用分子动力学模拟技术,详细考察了在快速凝固条件下AL~3Fe熔体结构的温度变化特征。结果表明:Al~3Fe熔体中存在不同类型的原子基团.原子集团是以各种各样的键对和多面体的形式存在的.利用键对分析技术,计算出了不同温度下的键对类型数和二十面体的两类键取向序参数,分析了Al-Fe合金在快速凝固条件下非晶形成的演化特点。     

多元Gd(Tb)-Ni-Al合金系中非晶形成能力的成分依赖性研究

采用水冷铜模吸铸法制备了Gd(Tb)-Ni-Al合金系样品.利用X射线衍射仪(XRD),示差扫描量热仪(DSC)和差热分析仪(DTA)分别检测了合金的结构,玻璃转变,晶化和合金的熔化行为.用γ参数来表征Gd基大块金属玻璃的非晶形成能力.结果表明,多元Gd基合金的非晶形成能力对Tb有较大的依赖性,15%Tb替换Gd57Ni20Al23合金中的Gd元素提高了Gd系合金的非晶形成能力,并应用等效电负性差(Δx)和等效原子半径差(δ)讨论了该系列合金的本征非晶形成能力.     

稀土元素取代对Ti_(0.26)Zr_(0.07)V_(0.24)Mn_(0.1)Ni_(0.33)贮氢合金结构和电化学性能的影响

研究了5种稀土元素部分取代V对Ti0.26Zr0.07V0..24Mn0.1Ni0.33合金的微观结构和电化学性能的影响。结果表明,Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33和Ti0.26Zr0.07V0.24-xMn0.1Ni0.33REx(x=0.005;RE=La,Ce,Nd,Ho,Y)均由体心立方结构的钒基固溶体相和六方结构的C14 Laves相组成。在合金中加入稀土元素,会使合金中两相的晶胞体积同时增大。稀土元素部分取代V均改善了合金电极的活化性能。La和Nd元素取代后,合金电极的最大放电容量明显增加,而Ce的取代提高了合金电极的循环稳定性。Ce,Nd,Ho,Y均改善了合金电极的倍率放电性能。合金电极在高温状态下表现出了良好的放电性能,其中Nd在333 K时放电容量可达550.4 mAh·g-1。稀土元素对荷电保持率的影响各异。     

熔体快速冷凝过程的微观结构演化

采用分子动力学模拟技术研究了金属间化合物AuCu3熔体的双体分布函数、键对、多面体、配位数等在快速凝固条件下随温度的变化情况，详细考察了AuCu3中微观组团随温度的演化特点.结果表明，AuCu3熔体降温至700 K时双体分布函数的第二峰已发生劈裂，液态金属中已经产生了非晶态；同时液体中的键对数及多面体数与温度的关系都表明，在上述向非晶转变的过程中，AuCu3熔体的确发生了微观结构组态的变化，其中以液体中的缺陷多面体随温度变化最为剧烈.     

Er对Al-Ni-Er-Zr非晶合金动力学特性的影响

采用单辊旋淬法首次制备了Al85Ni10ErxZr5-x(x=3,4,5)非晶合金,利用X射线衍射(XRD)证明Al85Ni10ErxZr5-x(x=4,5)结构为完全非晶态,Al85Ni10Er3Zr2合金为部分非晶。应用差示热分析法(DTA)测定该合金的热学参量,分析了其晶化过程。利用Kissinger法计算了非晶合金的晶化激活能。研究了Er的增加对于Al-Ni-Er-Zr系合金非晶形成能力和热稳定性的影响。结果表明:Er的增加提高了该合金体系非晶形成能力和热稳定性。     

铒对Al-Ni-Y非晶合金微观结构及晶化行为的影响

采用单辊旋淬法制备了Al88Ni4Y8-xErx(x=0,2)非晶合金,用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、 小角X射线散射(SAXS)等测试手段研究了Er元素的添加对Al-Ni-Y系非晶合金微观结构和非晶形成能力的影响. 结果表明:Er元素的添加使合金内部的微观颗粒结构的尺寸增大,导致原子扩散困难,阻碍了原子间的进一步成核与长大,延迟了非晶的晶化动力学行为,从而提高了该合金体系非晶形成能力和热稳定性.     

稀土元素在Al—Mg合金中的分布及对结晶组织的影响

应用控制凝固技术研究了定向凝固条件下Al-Mg合金的凝固过程,并着重考察了稀土在合金中的分布及对结晶组织和枝晶间距的影响。结果表明,微量稀土元素不溶于α-Al,而多在枝晶边界富集;加入稀土元素增大了合金熔体的组成过冷,较显著地影响合金的结晶形貌,并使枝晶间距减小。     

镨元素对(Nd,Pr)10.5(FeCoZr)83.5B6合金显微结构和磁性能的影响

研究了稀土元素Pr对快淬(Nd1-xPrx)10.5(FeCoZr)83.5B6(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)合金显微组织结构和粘结磁体磁性能的影响。通过部分过快淬获得由非晶和微晶共同组成的条屑,在实验优化的退火条件下晶化处理后,制备出最佳磁性能的系列粘结磁体。随Pr含量的增加,磁体的内禀矫顽力Hci单调上升,剩磁Br单调下降,(BH)m在x=0.6～0.8处达到最大值70.6kJ·m-3。Pr元素使合金非晶态的晶化转变温度和转化能降低,合金的显微组织结构变得较粗大和较不均匀,从而使快淬粘结磁体剩磁降低,但Pr2Fe14B化合物较高的磁晶各向异性场使磁体的内禀矫顽力提高。     

熔体旋淬合金Zr_(0.9)Ti_(0.1)(Ni,Co,Mn,V)_(2.1)的微结构与电化学性能

对比研究了熔体旋淬和常规熔铸合金Zr0 .9Ti0 .1(Ni,Co ,Mn ,V) 2 .1的微结构和电化学性能 .XRD分析表明 :熔体旋淬合金在退火前后的晶体结构和铸态合金一样 ,均为面心立方结构 ,由LaveC15相组成 ;并且随旋淬速度的增加 ,旋淬合金中的非晶成分越多 .电化学测试表明 :旋淬合金有较好的活化性能 ,但其最大放电容量较低 ,小于 2 80mAh/g ;而退火后的旋淬合金需经 30次循环才能完全活化 ,其最大放电容量皆为 34 0mAh/g左右 ,高于铸态合金和退火前的旋淬合金 ;在电流密度为 30 0mA/g下进行充放电循环 ,发现退火后的旋淬合金循环稳定性明显高于铸态合金电极 ,并且随旋淬速度的增加 ,循环稳定性越好 ,经过 80 0次循环后 ,退火后的 4 0m/s合金容量保持率高达 85 % ,容量衰减率只有 6.9%     

Mg-Cu-Nd贮氢合金的微观组织结构及贮氢性能研究

采用熔体快淬法制备了(Mg72.2Cu27.8)90Nd10的非晶贮氢合金带,用DSC差热分析仪测定了非晶合金带的热稳定性和非晶形成能力,采用透射电镜TEM和X射线衍射仪表征了不同结晶程度的贮氢合金带的微观组织结构.结果表明:非晶(Mg72.2Cu27.8)90Nd10贮氢合金的晶化过程分为3个步骤:首先在170℃生成平均晶粒尺寸为5～10nm Mg2Cu相;当回火处理温度升高至210℃时,非晶(Mg72.2Cu27.8)90Nd10贮氢合金发生了第二步晶化反应,生成了α-Mg相;当回火处理温度升高到335℃以后,非晶贮氢合金已经完全晶化,生成了稳定的Mg2Cu,α-Mg和Cu5Nd相,晶化后的颗粒尺寸有50～80nm.对不同组织结构的(Mg72.2Cu27.8)90Nd10合金的贮氢性能测试表明:完全非晶状态的(Mg72.2Cu27.8)90Nd10合金具有最快的吸氢速率和最高的贮氢量(3.2%(质量分数)).     

Cu-Ni合金结构的分子动力学模拟

采用EAM作用势对Cu-Ni合金的结构特性进行了MD模拟研究.通过FZ结构因子可发现,Cu含量的变化对结构因子的波动影响很小,键取向序参数和键对也表现出相似的变化规律,这表明液态Cu-Ni合金对成份变化不敏感,体系中的化学序较弱.将Cu70Ni30合金熔体的FZ结构因子与Waseda的实验结果进行对比,发现二者吻合得较好,表明EAM势可以很好地描绘Cu-Ni合金的结构特性.在快速冷却过程中,除了Cu20Ni80合金外,其他合金成份的双体分布函数的第二峰都发生了劈裂,标志着体系最终形成了非晶结构,而Cu20Ni80合金的双体分布函数却表现出晶体峰的特征.通过对键取向序参数、键型指数以及铜镍原子的有效扩散系数的分析表明,在快速冷却过程中,Cu20Ni80合金最终形成了hcp晶体结构.     

二元合金Ag_(50)Rh_(50)从液态到非晶的分子动力学计算

本文对贵重金属银铑合金Ag50Rh50的液态结构和激冷过程进行了分子动力学模拟研究原子间作用势采用紧束缚势模拟在施加了周期性边界条件的常压状态下进行。采用了偶关联函数、键对分析技术和键取向序参数以分子动力学模拟计算方法揭示了Ag50Rh50的液态结构存在原子偏聚特征以及在快速凝固过程形成原子偏聚的不均匀非晶并与同族过渡金属进行了非晶形成能力的比较。     

低温熔盐中电沉积Sm-Co合金膜及其磁性能

在353 K的尿素-乙酰胺-NaBr-KBr熔体中, 用恒电位电解法在Cu基片上制备了Sm-Co合金膜. 利用循环伏安法研究了熔体的电化学行为. 电化学实验结果表明, 在Pt电极上, Co(II)+2e→Co(0)是一步完全的不可逆反应; 测得CoCl2-尿素-乙酰胺-NaBr-KBr熔体中, Co(II)在Pt电极上的传递系数α=0.31, 扩散系数D0=4.78×10^-5 cm2·s-1; Sm(III)难以单独沉积, 但能被Co(II)诱导共沉积, 在不同阴极电位下制备出不同Sm含量的非晶合金膜. 用等离子发射光谱仪(ICP)检测薄膜成分, 用SEM观察了薄膜的表面形貌结构, 用XRD和振动样品磁强计(VSM)分析样品退火前后的晶相和磁性能变化特征. 结果表明, 在923 K进行退火30 s后Sm-Co薄膜由非晶转变为多晶结构, 并以hcp晶相结构为主; 退火和Sm含量对Sm-Co合金膜的磁性能有重要的影响.     

快速凝固AlNiCuNd纳米/非晶复合材料的制备及显微组织研究

采用熔体单辊旋淬法制备了快凝Al87Ni7Cu3Nd3合金条带,利用差热扫描热力学(DSC)分析、X射线衍射(XRD)分析等手段对比研究了快凝合金条带及其不同退火态材料的晶化行为.选择合适工艺条件,对快凝合金条带进行等温加热退火,采用高分辨透射电镜(HRTEM)观察分析了等温退火态材料显微组织特征.结果表明,快凝Al87Ni7Cu3Nd3合金薄带呈现出完全均匀的非晶态结构.随加热温度升高,非晶态薄带的晶化过程包括两个主要的相转变: α-Al晶体从非晶基体中析出的初始晶化以及有Al3Ni,Al11Nd3和Al8Cu3Nd形成的第二次晶化过程.在低于310 ℃下加热,快速凝固Al87Ni7Cu3Nd3金属玻璃中发生的主要相转变是富Al非晶的初始晶化.110 ℃等温退火态薄带主要是由α-Al加残余非晶相的两相组成,α-Al晶体纳米颗粒均匀弥散分布在残余非晶基体上.而在310 ℃热暴露后的退火试样中,在除α-Al晶体外的残留非晶相中开始出现极少量的Al3Ni金属间化合物.     

无镁超点阵结构A_2B_7型La_(1-x)Y_xNi_(3.25)Mn_(0.15)Al_(0.1)合金的储氢和电化学性能

采用真空电弧熔炼和热处理(950℃×10 h)方法制备了新型无镁超点阵结构A_2B_7型La_(1-x)Y_xNi_(3.25)Mn_(0.15)Al_(0.1)(x=0,0.25,0.50,0.67,0.75,0.85,1.00)退火合金,研究了A端稀土Y元素对退火合金微观组织结构、储氢行为及电化学性能的影响.结果表明,退火合金微观组织的主相均由Ce_2Ni_7型结构组成,随稀土Y含量x增大,Ce_2Ni_7型主相丰度呈先增加后减小的规律,同时Ce_2Ni_7型主相的晶胞体积V逐渐减小.气体储氢时,x=0~0.25合金无压力-组成-温度(PCT)曲线平台且易形成氢致非晶化;当x≥0.50时,合金能有效抑制储氢时的氢致非晶化倾向且具有明显的吸/放氢平台特征,吸氢平台压范围为0.026~0.097 MPa,最大储氢量为1.418%~1.48%(质量分数),储氢性能得到极大改善.电化学测试结果表明,x=0.50~0.85的合金具有较高的电化学放电容量(350.4~381 mA·h/g),经100次充放电循环后容量保持率S100=52%~85%,其中稀土Y含量x=0.67~0.75时的合金具有良好的储氢性能及较好的综合电化学性能.合金电极的高倍率放电性能HRD900=64.5%~85.7%,氢原子在合金体相中的扩散是电极反应动力学过程的控制步骤.     

Al_(70)Cu_(30)合金液态RDF高斯分解与局域结构计算

运用密度泛函B3LYP方法对AlmCun(m,n≤4)团簇结构进行量子化学计算,得到团簇的稳定构型。对不同温度下X-射线衍射实验所得的径向分布函数(RDF)在0.2～0.4nm范围内做高斯分解,结合计算结果对高斯峰的意义做了解释,认为计算所得部分团簇构型可以代表Al70Cu30合金熔体的内部局域结构。