电磁悬浮条件下液态Fe_(50)Cu_(50)合金的对流和凝固规律研究

基于轴对称电磁悬浮模型,理论计算了二元Fe_(50)Cu_(50)合金熔体内部的磁感应强度和感应电流,分析了其时均洛伦兹力分布特征,进一步耦合Navier-Stokes方程组计算求解了合金熔体内部流场分布规律.计算结果表明,电磁悬浮状态下合金内部流场呈现环形管状分布,并且电流强度、电流频率或合金过冷度的增加,均会导致熔体内部流动速率峰值减小,平均流动速率增大,并使流动速率大于100 mm·s~(-1)区域显著增大.通过与静态凝固实验对比发现,电磁悬浮条件下熔体中强制对流使得合金内部富Fe和富Cu区的相界面呈波浪状起伏形貌,并且富Cu相颗粒在熔体上部分出现的概率增加.     

三元Co-Cu-Pb偏晶合金的快速凝固组织形成规律研究

在自由落体条件下实现了三元Co-Cu-Pb合金的液相分离与快速凝固. 实验发现,随液滴直径减小,Co₅₁Cu₄₇Pb₂合金液滴发生由枝晶→两层壳核→枝晶组织的转变,Co₄₇Cu₄₄Pb₉合金液滴的组织形态由壳核组织演化为均匀组织. 两种合金的快速凝固组织均由α(Co),(Cu)和(Pb)固溶体三相组成,α(Co)和(Cu)相主要以枝晶方式生长,(Pb)相分布在(Cu)枝晶间. 关键词： 液相分离 偏晶合金 快速凝固 自由落体     

非晶态Fe_(90-x)Mn_xZr_(10)合金的磁性

本文报道用单辊急冷方法制备的非晶态合金Fe_(90-x)Mn_xZr_(10)(x=0,4,6,10,15)的磁性,讨论了样品中每个原子的平均磁矩和居里温度T_c随Mn含量x的变化以及类自旋玻璃特性,给出了非晶态Fe_(90-x)Mn_xZr_(10)合金的磁相图。观察到非晶态Fe_(84)Mn_6Zr_(10)合金晶化后的热磁曲线呈不可逆变化。这一现象来自于样品中存在α→γ相(高温)和γ→α相(低温)的转变。     

预退火时间对Fe_(80.8)B_(10)P_8Cu_(1.2)非晶合金微结构及磁性能的影响

研究了预退火时间对Fe_(80.8)B_(10)P_8Cu_(1.2)非晶合金微结构及磁性能的影响.穆斯堡尔谱研究表明:在660 K的预退火温度下,随着预退火时间的增加,Fe原子不断富集,非晶基体中的类Fe_3B化学短程有序结构向类Fe B结构转变,并且非晶基体中Fe第一近邻壳层中Cu原子的逐渐脱离以及Fe-P配位键数量的明显减少可间接表征CuP团簇的形成过程.同时,本研究通过调节预退火时间来调控非晶基体中CuP团簇和Fe团簇的数量,促进后续退火晶化过程中α-Fe纳米晶相的析出,并细化纳米晶尺寸,从而获得综合磁性能更加优异的非晶/纳米晶软磁合金.     

R_(13)Fe_(74)Si_(13)三元合金的结构与磁性

本文对R_(13)Fe_(74)Si_(13)(R=Ce,Pr,Nd,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Y)三元合金的结构和磁性进行了研究。结果表明,R_(13)Fe_(74)Si_(13)的主相为R_2(Fe_(0.85)Si_(0.15)_(17)赝二元金属间化合物,而不出现类似于R_2Fe_(14)B的三元金属间化合物。Si原子可能择优取代R_2Fe_(17)中的Fe原子(Th_2Zn_(17)中的9d位或Th_2Ni_(17)中的6g位)。R_(13)Fe_(74)Si_(13)的居里温度比相应的R_2Fe_(17)有所提高。观察了R_(13)Fe_(74)Si_(13)的饱和磁化强度以及室温下的各向异性。本文还从多晶样品磁矩变化模型,根据提拉样品法的低温测量结果,初步定性地分析了R_(13)Fe_(74)Si_(13)低温下磁结构的变化。     

三元(Co_(0.5)Cu_(0.5))_(100-x)Sn_x合金的热物理性质与液固相变机理

本文系统研究了三元(Co_(0.5)Cu_(0.5))_(100-x)Sn_x(x=10,20,30,40,50 at%)合金的热物理性质及其在近平衡条件下的微观凝固组织特征.采用差示扫描量热法(DSC)确定了合金的液相限、固相限温度和熔化潜热,并建立了它们与合金成分之间的函数关系.实验发现,Sn元素的引入提高了液态三元(Co_(0.5)Cu_(0.5))_(100-x)Sn_x合金的过冷能力,当Sn含量为50 at%时,合金的过冷度达到最大值68 K.基于DSC曲线和微观组织形态确定了近平衡条件下合金的液固相变过程和室温下的相组成,发现当Sn含量低于30 at%时,初生相为(Co)相,而当Sn含量超过30 at%时,Co3Sn2相成为领先形核相.在293—473 K温度范围内,实验测定了固态三元(Co_(0.5)Cu_(0.5))_(100-x)Sn_x合金的热扩散系数和比热.结合所测定的固态合金密度,导出了三元(Co_(0.5)Cu_(0.5))_(100-x)Sn_x合金在室温293 K下的热导率,发现其随Sn含量的增加呈现先增大后减小的变化规律.     

溅射相关的Pb_(97.4)Sn_(2.6)合金表面现象研究

本文对Pb_(97.4)Sn_(2.6)合金表面在溅射时所产生的一些现象进行了研究。实验在室温下,利用PHI-590型扫描俄歇微探针进行。根据理论计算结果对实验数据进行分析后,观察到了溅射增强扩散效应。当Ar~ 离子能量为5千电子伏,离子流密度为70微安/厘米~2时,测得锡在合金中的扩散系数为10~(-15)厘米~2/秒量级,影响层厚度约为200埃。     

SmCo_(3.66)Fe_(0.13)Sn_(0.06)永磁体Sn处超精细作用的研究

用穆斯堡尔谱学方法研究了SmCO_(3.66)Fe_(0.13)Sn_(0.06)烧结薄片的~(119)Sn谱。发现Sn处磁分裂约为零。得出了Sn近邻区域处于顺磁状态中,添加的大部分Sn及Fe,Sn原子比不小于1:2的Fe均匀地进入了SmCo_5晶格,Fe在Sn近邻形成了主要特征组份相近于FeSn_2的有序排列结构的结论。讨论了这一组态及与之相联系的可能呈现的自旋排布对矫顽力的影响。     

快速凝固Ti-Cu-Fe合金的相组成与组织演变规律

采用落管无容器处理技术实现了Ti_61.2Cu_32.5Fe_6.3三元包共晶合金在自由落体条件下的快速凝固,获得了直径为80—1120μm液滴的凝固组织.实验中获得的过冷度范围为34—293 K,最大过冷度达0.23T_L.研究发现,在自由落体条件下,由于受到无容器、微重力、超高真空等因素的影响,合金熔体的凝固组织中包含Cu_0.8Fe_0.2Ti相、CuTi₂相和CuT₃相,显著偏离了平衡状态.Cu_0.8Fe_0.2Ti为初生相,同时又与CuTi₂相形成两相共晶;CuTi₃相则呈现枝晶形貌,并发生了明显的溶质截留效应.随着过冷度的增大,共晶组织由层片共晶向不规则共晶转变,形貌由长条状共晶团变为椭球状共晶团,最终变为球状共晶胞;Cu_0.8Fe_0.2Ti相枝晶形貌由粗大枝晶变为碎断枝晶,进一步变成不规则的粒状晶粒;CuTi₃相枝晶则由碎块状转变为完整枝晶.     

非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)合金的磁性和电性

用单辊急冷法制备了非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.10)合金的薄带,分别用磁天平和四端引线法测量了饱和磁化强度和高温电阻率的温度关系。得到平均每个磁性原子的磁矩随V含量的增加近似线性下降,计算出每个Fe原子和每个V原子的平均磁矩分别为2.08μ_B和-5.08μ_B。居里温度T_c从x=0时的622K下降到x=0.10时的478K。利用自旋波激发公式:σ(T)=σ(0)(1-BT~(3/2)-CT~(5/2))得到,自旋波劲度系数D在75.4-81.8(meV·)之间(x=0-0.10),交换相互作用范围的平方平均值〈r~2〉从x=0.02时的4.4增加到x=0.10时的6.5。电阻率的测量得到,室温电阻率在155-127(μQ·cm)之间,晶化过程中电阻率的下降幅度随V含量增加而线性减小,其原因与晶化过程中的相变有关。     

非晶态Fe_(90-x)B_xZr_(10)合金的磁性、电性和晶化

本文研究了部分B元素替代Fe对非晶态FeZr基合金磁性、电性和晶化的影响,并与非晶态FeB合金作了比较。解释了样品中每个FeZr原子的平均磁矩μ_(FeZr)和居里温度T_C随B含量x的增加而增加的原因,讨论了在不同的温区样品中可能存在的散射机制对电阻率的贡献以及影响晶化温度的因素。     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_xGa_(27 )(x=1, 2, 3, 4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

混合团簇Cu_(11)Fe_2的的密度泛函研究

以Cu13非紧致低对称性基态结构及四种13原子高对称性(Ih、Oh、D5h、D3h)密堆积结构为初始构型,通过不等价位原子替换,利用密度泛函理论系统研究了Cu11Fe2混合团簇的稳定性及磁性.结果表明:对四种高对称性结构相应中心位替代构型稳定性均高于双表面位替代构型;Cu11Fe2团簇的基态结构为含一个中心位替代和一个表面位替代的Ih替换结构,这与Cu13的基态结构完全不同;Cu11Fe2无明显近基态同分异构现象;相较Cu13团簇、Cu11Fe2团簇的稳定性及磁性均得到增强.     

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。     

过渡族元素对非晶态Nd_(15)Fe_(79)B_6合金磁性的影响

本文讨论了用熔态急冷法制备的非晶态Nd_(15)Fe_(79)B_合金中,掺杂Nb,V,Cr,Mn,Co,Ni和Cu等元素后,对磁矩、居里温度及晶化温度的影响。还用穆斯堡尔谱估计了掺杂后样品内场的变化,并作了合理的解释。     

Al-Cu-Ge合金的热物理性质与快速凝固规律研究

Al-Cu-Ge合金是典型的三元共晶体系,在工业上有重要的应用价值,对其进行研究有助于了解该合金的热物理性质和提高该合金的结构性能.本文选择了Al55Cu10Ge35,Al70Cu10Ge20和Al80Cu10Ge10三种成分合金作为研究对象,对合金的固态比热和热膨胀系数进行了测量,并对比分析了合金在近平衡凝固和落管快速凝固条件下的组织特征和凝固路径.研究发现,合金比热随Al含量的增大和Ge含量的减少而增大.这三种成分合金的软化温度均为666 K,物理热膨胀系数α在370—650 K温度范围内基本一致,约为1.5×10-5K-1.近平衡凝固条件下合金凝固过程中最后一步反应生成的均为(Al)+(Ge)二相共晶而不是三元共晶,这表明(Al)、(Ge)和CuAl2相在这三种成分的Al-Cu-Ge合金中难以同时形核并协同生长.然而,在快速凝固条件下,初生相的形核和生成受到抑制,合金中更易于形成二相共晶和三元共晶组织.     

重力及微重力条件下Pd_(40)Ni_(40)P_(20)合金凝固组织中溶质原子的分布特征

研究了Ｐｄ４０Ｎｉ４０Ｐ２０合金在重力（１ｇ）及微重力（μｇ）条件下凝固组织中溶质原子的分布．与重力条件相比，微重力条件下凝固的样品组织中，初生相的Ｐ含量较低，而Ｐｄ的含量较高；共晶区域内的平均Ｐ含量较高而平均Ｐｄ含量较低．深入分析初生树枝晶一次枝晶间距Ｌ与冷却率υ以及固液界面前沿液相中溶质综合输运系数Ｄ的相互关系，发现地面条件下的固液界面前沿液相中溶质综合输运系数Ｄ１ｇ比空间的Ｄμｇ大１７倍．这是造成显微组织中溶质分布差异的主要原因     

PdAu_(25)Fe_(21)和PdAu_(24)Fe_(21)Al_4合金反常电磁特性的研究

PdAu_(25)Fe_(21)和PdAu_(24)Fe_(21)Al_4合金(以下简称PdAuFe,PdAuFeAl)分别在临界温度500℃和550℃产生无序—有序转变。有序相是典型的Cu_3Au型结构。有序化时合金由铁磁体转变为反铁磁体,电导率和磁化率大大减小,热电势改变符号。研究结果表明,合金反常的电磁特性起因于原子的有序排列和d带电子能态的变化。