非晶和纳米晶合金的比较

非晶和纳米晶合金的比较
非晶和纳米晶合金的比较

铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。

1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低

但是,在同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。

2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86

3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度

1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T。铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。但是,即使重量重,对同样容量的工频变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%~80%。

4)考虑损耗,总的评估价为89%

假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%。那么,要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样,则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的1?8倍。因此,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格,是硅钢工频变压器的130%~150%,并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提

出两种比较的方法,一种是在同样损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格,进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行补偿。每瓦空载损耗折合成5~11美元,相当于人民币42~92元。每瓦负载损耗折合成0.7~1.0美元,相当于人民币6~8.3元。例如一个50Hz,5kVA单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折合成人民币360元;负载损耗110W,折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA铁基非晶合金工

频变压器为硅钢工频变压器的147%。如果考虑损耗,总的评估价为89%。

5)铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强

现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。在这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%,硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器),铁基非晶合金损耗增加到160%,硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。

6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大

是硅钢的3~5倍。因此,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%,要大3~5dB。

7)铁基非晶合金带材价格是0.23mm3%取向硅钢的150%

现行市场上,,是0.15mm3%取向硅钢(经过特殊处理)的40%左右。

8)铁基非晶合金退火温度比硅钢低

铁基非晶合金退火温度比硅钢低,消耗能量小,而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造。

根据以上比较,只要达到一定生产规模,铁基非晶合金在工频范围内的电子变压器中将取代部分硅钢市场。在400Hz至10kHz中频范围内,即使有新的硅钢品种出现,铁基非晶合金仍将会取代大部分0.15mm以下厚度的硅钢市场。值得注意的是,日本正在大力开发FeMB 系非晶合金和纳米晶合金,其Bs可达1.7~1.8T,而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下,如果用于工频电子变压器,工作磁通密度达到1.5T以上,而损耗只有硅钢工频变压器的10%~15%,将是硅钢工频变压器的更有力的竞争者。日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功,并投入生产。

非晶纳米晶合金在中高频领域中,正在和软磁铁氧体竞争。在10kHz至50kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达0.5T,损耗P0.5/20k≤25W/kg,因而,在大功率电子变压器中有明显的优势。在50kHz至100kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金损耗P0.2/100k 为30~75W/kg,铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg,可以取代部分铁氧体市场。

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非晶合金、纳米晶薄带项目

非晶合金、纳米晶薄带项目可行性研究报告

第一章项目概况 第一节基本情况 一、项目名称:非晶合金、纳米晶薄带生产 二、承办单位:****有限公司 三、企业性质:有限责任公司 四、企业法人:***** 五、项目建设地点:******* 第二节项目产品描述 非晶合金薄带是70年代问世的一种新型软磁材料,它采用先进的速凝固技术,把熔化的钢液以1×106℃/S的冷却速度直接冷却成厚度仅为20um—40um的金属薄带,与传统金属带材生产工艺相比,节省了五~六道工序。生产过程节能,无污染排放。由于采取了超急冷却技术,带材中原子排列组合上具有短程有序,长程无序特点的非晶合金组织。该合金具有许多独特性能特点:如优异的磁性,耐蚀性,耐磨性,高硬度,高电阻率等,被人们称为二十一世纪最新的绿色环保软磁材料。 该材料的应用范围广阔,可替代传统的硅钢,铁氧体和坡莫合金等软磁材料,用该材料作为铁芯主要用材并制造的非晶合金配电变压器,与用硅钢片作为铁芯的配电变压器比对,具有很好的节能效果。其比对效果见下表:

由上表可见,平均空载损耗降低70%~80%,其节能效果显著. 第三节项目背景 目前,全球只有日立金属大规模生产非晶合金带材。日立金属的非晶合金带材的产能,于07年扩张至5.2万吨后,理论上,也只能生产出3058万kV A非晶合金变压器,以上产量与我国目前每年约2.4亿kV A配电变压器的需求量相距甚远。而我国的非晶合金带材主要依赖于进口,因此,非晶合金带材的供给,成为我国大规模推广应用非晶合金变压器的最大障碍。 我国非晶合金变压器的研制工作始于“七五”,掌握非晶合金变压器生产技术的企业较多。国家80年代科技攻关课题中,将“非晶合金铁芯配电变压器研制”作为重点课题。1986年5月,上海钢铁研究所与宁波变压器厂合作,用该所研制的非晶合金带材试制出国内第一台单相3kV A非晶合金变压器。目前,除上海置信电气以外,我国其它知名变压器生产企业,如顺特电气、江苏华鹏、特变电工、杭州钱江电器集团、天威保变、西变等厂家均掌握了非晶合金变压器的生产技术。但是,由于非晶合金带材的供应依赖于进口,加之受到带材出口国的制约和价格上涨的因素影响,实际上以上厂家的非晶合金变压器均未大规模生产。铁芯及变压器的生产技术并不是制约我国推广非晶合金变压器的关键性因素,如原材料供应问题得到缓和,变压器生产厂家要扩大非晶合金变压器产能易如反掌,只有非晶合金带材生产的国产化才能促成非晶合金变压器规模化生产的飞跃。目前,日立金属

非晶和纳米晶合金的比较

铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。 1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低 但是,在同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。 2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86 3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度 1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T。铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。但是,即使重量重,对同样容量的工频变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%~80%。 4)考虑损耗,总的评估价为89% 假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%。那么,要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样,则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的1?8倍。因此,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格,是硅钢工频变压器的130%~150%,并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提 出两种比较的方法,一种是在同样损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格,进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行补偿。每瓦空载损耗折合成5~11美元,相当于人民币42~92元。每瓦负载损耗折合成0.7~1.0美元,相当于人民币6~8.3元。例如一个50Hz,5kVA单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折合成人民币360元;负载损耗110W,折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA铁基非晶合金工 频变压器为硅钢工频变压器的147%。如果考虑损耗,总的评估价为89%。 5)铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强 现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。在这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%,硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器),铁基非晶合金损耗增加到160%,硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。 6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大 是硅钢的3~5倍。因此,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%,要大3~5dB。

胶体化学法制备半导体纳米晶方法研究进展

胶体化学法制备半导体纳米晶方法研究进展 纳米技术是一个新的科学领域,纳米材料的物理、化学性质,例如:光、电、磁、热、力学等性能,与其相应体相材料具有显著的差别。新型纳米复合材料集两者优秀的综合性能和协同效应,一直是物理、化学、材料学科等科学领域密切关注的重要课题之一。 纳米材料的制备是当今研究的热点之一,但是由于研究者来自不同领域,而且材料应用目的也不尽相同,所以制备纳米材料的方法也不同。 一、纳米晶的制备方法 纳米晶的制备方法大致可分为三大类:固相法、液相法和气相法,并且每一类又有多种制备手段。 在固相法中,合成纳米微粒的方法主要是高能球磨法,球磨技术作为一种重要的实验方法用于提高固体材料的分散度及减小粒度。而Matteazzi等利用球磨的方法用于合成具有特殊性能的新材料:制备纳米硫化物。高压压制法是根据脆性材料在高压下的压致晶粒碎化效应,通过压致碎化过程直接制备块状纳米晶体材料。 气相法分为物理气相法和化学气相法。物理气相沉淀法在整个纳米材料形成过程中没有发生化学反应,主要是利用各种热源促使金属等块体材料蒸发气化,然后冷却沉积而得到纳米材料,主要用于制备金属纳米微粒。化学气相反应法也叫化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,简称CVD),是利用挥发性的金属化合物或金属单质的蒸气,通过化学反应生成所需要的纳米级化合物,在保护气体环境下快速冷凝,从而制备出各类物质的纳米粒子。 液相法也包括物理方法与化学方法,其中液相化学方法应用比较多,包括溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、化学沉淀法、模板合成法、水热合成法、微乳法等方法。 二、半导体纳米晶的制备方法 到目前为止,采用胶体化学法几乎能成功合成所有的Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶。该方法常通过选用合适的前驱体(用于生成纳米晶的核心部分)和配体(也称稳定剂,用于防止纳米晶团聚),通过控制反应条件(如温度、浓度等)获得具有不同尺寸、形状的纳米级团簇,从而形成较高质量的纳米晶材料。 1.有机金属法。有机金属法是将有机金属前驱体溶液注射进入高温(250-300℃)配体溶液中,这些前驱体就在高温条件下迅速热解成核,晶核在随后的时间里缓慢生长为纳米晶。有机金属法是Bawendi研究小组在1993年发明的。前躯体一般为烷基金属(如二甲基镉)和烷基非金属(如,二、三甲硅烷基硒)化合物,主配体为三辛基氧化磷,溶剂兼次配体为三辛基磷。该方法的不

铁基非晶及纳米晶合金纤维的研制

*电子科技大学青年科技基金重点项目 铁基非晶及纳米晶合金纤维的研制 * 李 强,梁迪飞,鄢 波,邓龙江 (电子科技大学微电子与固体电子学院,成都610054) 摘要 通过自主开发的熔融快淬炉制备出了铁基非晶合金纤维,研究了制备工艺参数对纤维几何尺寸、微观形貌的影响,结果表明:转轮线速度、线圈功率(熔体温度)及气氛等对其微观形貌和几何尺寸的影响较大,通过调整优化 工艺参数可稳定地制备直径为10~40μm 可调的非晶磁性纤维。通过适当热处理可得到双相纳米晶磁性合金纤维。 关键词 铁基非晶合金 非晶合金纤维 熔融快淬 The Fabrication of Fe -base Amorphous and Nanocrystalline Alloy Microwires LI Qiang ,LIANG Difei ,YAN Bo ,DENG Long jiang (Scho ol of M ic roelect ronic and Solid -state Electro nics ,U ES T C ,Chengdu 610054) A bstract T he microw ires o f Fe -base amo rphous alloy hav e been fabrica ted with the equipment deve loped by us.T he rela tionships between the fabrica tion pr ocess and micr owire dimensions ,mor pho log y have also been inv estiga -ted.A s a re sult ,the main facto r s im pact the micro wire dimensions ,mor pho log y are the w heel velocity ,pow er of the lo op (temperature o f the melting )and ambience.T he diameter s o f the micro wires could be within 10~40μm.By sub -sequent annealing ,nanocry stralline micr owire s can be obtained. Key words F e -ba se amo rpho us alloy ,amo rphous a llo y microw ir es ,melt quench   0 前言 自1988年Yoshizawa 等[1,2]首次报道具有优异软磁性能的 Finemet 型F e 基合金以来,对非晶及纳米晶合金材料的研究和应用越来越广,但多为对粉体和薄带的研究,而对于非晶及纳米晶合金纤维的制备和特性的研究,特别是国内在这方面的研究则相对更少。 近几年国内外所研究的非晶合金纤维一般多采用玻璃包覆熔纺法制备[3],它是根据液态玻璃粘度高易于制成纤维的原理,把金属棒插入玻璃管中作原料,在其下端设置一个高频感应线圈,原料通过感应线圈被逐渐加热熔化,熔化了的玻璃包覆着液态金属经急速冷却后制得圆而长的细丝。金属纤维的直径为1~100μm ,表面约有500~2000nm 厚的微细多晶层。由于玻璃的导热性较差,所以不管用何种冷却介质都会影响熔融合金的冷却速度,故此法只适用于临界冷却速率较低的非晶合金纤维的制备。 另外一种方法是熔融快淬法[4,5],其基本原理是:熔融态合金液面接触到高速旋转的尖锐的高导热轮缘,快速固化形成完全非晶的合金纤维,通过剥离装置使之脱离轮缘。由于此法大大提高了冷却速率,所以可快淬具有较高熔点的材料,如铁基材料等,而且所制备的非晶纤维具有很好的表面光洁度和粗细均匀度。本文即采用此方法制备非晶纤维样品。 1 实验 1.1 试验方法及样品制备 使用的试验设备如图1所示。在可密闭的箱体中,利用高频感应线圈将耐热石英玻璃管中成分为F eCuN bSiB 的合金块材熔化。熔化后的合金由于表面张力的原因而呈馒头状凸起,利用进料装置使石英管内熔融合金液体在石英棒塞的挤压下平稳缓慢上升,使其液面与高速旋转的通有冷却水的铜轮的辊面接触,接触后液态金属即被快淬甩出。设置适当的进料速度、高频感应线圈功率(即熔融合金的温度)及铜轮线速度即可制备出粗细均匀、直径可控制在10~40μm 范围内的铁基非晶合金磁性纤维。 图1 试验设备简图 由于冷却的铜轮侧周为呈一定角度的尖锐轮缘(如图2所示),熔融合金因其表面附着力而立即被旋转的铜轮辊面尖角抽出,经铜轮以105~106℃/s 快淬后即呈纤维状,并在离心力和

硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金

硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金 磁性材料 一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场h 作用下,必有相应的磁化强度m 或磁感应强度b,它们随磁场强度h 的变化曲线称为磁化曲线(m~h或b~h曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的,具有2个特点:磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度h 足够大时,磁化强度m达到一个确定的饱和值ms,继续增大h,ms保持不变;以及当材料的m值达到饱和后,外磁场h降低为零时,m并不恢复为零,而是沿msmr曲线变化。材料的工作状态相当于m~h曲线或b~h曲线上的某一点,该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整洁排列。 剩余磁感应强度br:是磁滞回线上的特征参数,h回到0时的b值。 矩形比:br∕bs 矫顽力hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。 磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的b与h的比值,与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗p:磁滞损耗ph及涡流损耗pe p = ph + pe = af + bf2+ c pe ∝f2 t2 / ,ρ 降低, 磁滞损耗ph的方法是降低矫顽力hc;降低涡流损耗pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为: 总功率耗散(mw)/表面积(cm2) 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。器件的电压~电流特性与磁芯的几何外形及磁化状态密切相关。设计者必须熟知材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料;合理确定磁芯的几何外形及尺寸;根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 二、软磁材料的发展及种类 1. 软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料—非晶

纳米晶带材简介

铁基纳米晶合金 一、简介: 铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,这种非晶态材料经热处理后可获得直径为的,弥散分布在非晶态的基体上,被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。微晶直径10-20 nm, 适用频率范围50Hz-100kHz. 二、背景介绍: 1988年日本的Yoshizawa等人首先发现,在Fe-S-iB非晶合金的基体中加入少量Cu和 M(M=Nb,Ta,Mo,W等),经适当的温度晶化退火以后,可获得一种性能优异的具有bcc结构的超细晶粒(D约10nm)软磁合金。这时材料磁性能不仅不恶化,反而非常优良,这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。其典型成份为 Fe7315Cu1Nb3Si1315B9,牌号为Finemet。其后,Suzuki等人又开发出了Fe-M- B(M=Zr,Hf,Ta)系,即Nanoperm系。到目前为止,已经开发了许多纳米晶软磁材料,包括:Fe基、Co基、Ni基[2]。由于Co基和Ni基不易于形成K、Ks同时为零的非晶态或晶态合金,如果没有特殊情况,实用价值不大。 三、铁基纳米晶软磁合金的制备方法 纳米晶软磁合金的制备一般采用非晶晶化法。它是在用快淬法、雾化法、溅射法等制得非晶合金的基础上,对非晶合金在一定的条件下(等温、真空、横向或纵向磁场等)进行退火,得到含有一定颗粒大小和体积分数的纳米晶相。近年来,也有一些研究者采用高能球磨法制备纳米晶软磁合金。 四、纳米晶软磁合金的结构与性能 纳米晶软磁合金的典型成份为Fe7315Cu1Nb3Si1315B9。随着研究的不断进行,合金化元素几乎遍及整个元素周期表。从合金的化学成份在合金中的作用看,可以分为4类: (1). 铁磁性元素:Fe、Co、Ni。由于Fe基合金具有高Bs的优势,且纳米晶合金可以实现K和Ks同时为零,因而使L值很高、损耗很低,价格便宜,成为当今研究开发的中心课题。 (2). 非晶形成元素:主要有Si、B、P、C等。对于纳米晶软磁合金带材,一般都是先形成非晶带,然后通过退火使材料出现纳米晶,因而非晶化元素是基本元素。特别是B对形成非晶有利,成为几乎所有纳米晶软磁合金的构成元素,含量在5at%~15at%之间。Si也是

超细晶硬质合金的制备

第35卷第4期稀有金属与硬质合金V01.35№.42OO7年12月RareMetalsandCementedCarbidesDec.20O7 ?试验与研究? 超细晶硬质合金的制备 谢海根1’2,易丹青1,黄道远1,李荐1,刘刚2,刘瑞1 (1.中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083; 2.崇义章源钨制品有限公司,江西崇义341300) 摘要:以纳米wC粉末与超细钴粉为原料,采用行星球磨混料一压制成形一氢气脱胶一真空烧结工艺制备了Wc一10Co超细晶硬质合金。研究表明,采用行星球磨混料获得的混合料分散均匀,颗粒细小且成形性好。采用该混合料在1360℃下真空烧结制备的超细硬质合金其平均晶粒尺寸约o.34"m,抗弯强度3100MPa,硬度HV60为1900,断裂韧性lo.3MPa?m“2 关键词:纳米;超细晶;硬质合金;wC粉;钴粉 中图分类号:TF125.3文献标识码:A文章编号:1004一0536(2007)04一oOl4一04 PreparationofUltra—fineGrainedHardMetals XIEHai—genl”,YIDan—qin91,HUANGDao—yuanl,LIJianl,LIUGan2,LIURuil(1.SchoolofMaterialScienceandTechnology,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China; 2.ChongyiZhangyuanTungstenCo.,Ltd,Chongyi341300,China) Abstract:SuperfinecrystallineWC一1OCohardmetalispreparedfromnano—meterWCandsuperfineCopowderbytheprocessofplanetballmilling—pressing—hydrogendegummingandvacuumsintering.Thetestresultsshowthattheuseofplanetm订lingresultedinevenlydistributedfine—grainedmixturewithgoodcompactability.ThesuperfinehardmetalpreparedbyvacuumsinteringhasparticlesizeaboutO.34“m,bendingstrength3100MPa,hardness1900kg/mm2,fracturetoughness10.3MPa?m1/2. Keywords:nanometer;superfinegrain;hardmetal;tungstencarbide;Copowder 前言 硬质合金具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等一系列优异性能,在切削加工、凿岩采矿、成型模具、耐磨零件等方面得到了越来越广泛的应用。 硬质合金合金自问世以来,其强度和硬度之间就一直是一对“不可调和的矛盾”。制造业的飞速发展,对硬质合金刀具材料提出了越来越高的要求,在要求高强度的同时还要求高硬度,即所谓的“双高合金”。研究表明,当WC的晶粒尺寸减小到亚微米以下时,硬质合金材料的硬度和耐磨性、强度和韧性均获得了提高。因此,超细WC—Co硬质合金开发及应用,成为超硬工具领域竞相研究的热点阻5|。 2试验内容与方法 2.1试验过程 本研究采用崇义章源钨制品有限公司生产的纳米钨粉,在常规碳化设备中进行低温通氢碳化制备纳米WC粉末,再与超细钴粉混合,经压制、脱胶、真空烧结等工艺制备超细晶WC一10Co硬质合金。2.2粉末样品的分析检测 采用日本理学D/max2550VB+X射线衍射仪对粉末样品进行物相和晶粒度分析,通过式口一忌A/(Dcos口) 收稿日期:2007一05—21 作者简介:谢海根(1968一),男,高级工程师,在读硕士研究生,从事超细硬质合金的研究工作。

非晶纳米晶软磁材料

非晶/纳米晶软磁材料 一.应用领域 非晶态软磁合金材料为20世纪70年代问世的一种新型材料,因具有铁芯损 耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点,引起了人们 的极大重视,被誉为21世纪新型绿色节能材料。其技术特点为:采用超急冷凝 固技术使合金钢液到薄带材料一次成型;采用纳米技术,制成介于巨观和微观之 间的纳米态(10-20nm)软磁物质。非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其 特殊的组织结构,非晶合金中没有晶粒和晶界,易于磁化;纳米晶合金的晶粒尺 寸小于磁交换作用长度,导致平均磁晶各向异性很小,并且通过调整成分,可以 使其磁致伸缩趋近于零。【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要 应用领域。 材料铁基非晶铁镍基非晶钴基非晶铁基纳米晶饱和磁感(T) 1.56 0.77 0.6-0.8 1.25 矫顽力(A/m) <4 <2 <2 <2 Br/Bs -- -- >0.96 0.94 最大磁导率45×104>200,000 >200,000 >200,000 铁损(W/kg) P50Hz,1.3T <0.2 P20KHz,0.5T<90 P20KHz,0.5T<30 P20KHz,0.5T<30 磁致伸缩系数27×10-615×10-6<1×10-6<2×10-6居礼温度(℃) 415 360 >300 560 电阻率(mW-cm) 130 130 130 80 应用领域 配电变压器 中频变压器 功率因子校正器 磁屏蔽 防盗标签 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 互感器

成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和 软磁性能的影响综述--研究生课程论文

研究生课程论文 (2016 -2017 学年第一学期) 论文标题:成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和软磁性能的影响综述 提交日期:2016 年12 月19日研究生签名:

成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和软磁性能 的影响综述 1.引言 铁基非晶态合金是一种具有特殊结构和优越性能的新型材料,通过快速凝固在原子层次控制了液态金属的排列,使原子排列保持液态金属的长程无序状态.由于原子排列不规则、长程无序、没有晶粒晶界的存在,因而使得该类材料具有极佳的机械性能、磁性能和耐腐蚀性等优点,通过非晶合金演变纳米晶的可控性,可以进一步得到性能更加优异的纳米晶和非晶/纳米晶复合结构材料,兼具有高饱和磁感应强度、高磁导率和低高频损耗等性能特点[1],是硅钢、铁氧体和坡莫合金等传统软磁材料的替代产品。 要形成非晶合金GFA (玻璃形成能力) 非常重要,井上明久在大量实验结果的基础上总结了非晶合金获得较高GFA需要的3个条件:(1)合金成分含有3种及3种以上元素;(2)不同元素原子半径有较大差异;(3)各元素之间的混合热为负值[2]. Fe基非晶纳米晶合金优异的磁特性由它们的磁致伸缩系数(<20ppm)和磁各向同性都很低。根据随机各向异性模型(RAM)[3],如果晶粒尺寸减小到低于最小交换长度(D <

和纳米尺度区域。在微观尺度区域,粒度和H c之间的反比关系(Hc-D-1)表示传统的原则,即大晶粒尺寸利于软磁性能的提高,但是大的晶粒和磁畴尺寸会增加铁损。在纳米尺度区域,新的非晶微晶合金落在常规的硅钢和铁基非晶合金之间。矫顽力和晶粒尺寸(Hc-D 6)关系显示,在纳米级别,晶粒尺寸的变化,即使是少量仍可能对最终的软磁特性产生显著影响[3,20]。 目前研究的Fe 基纳米晶软磁合金带材主要有Fe-Si-B 系、Fe-Zr-B 系和Fe-B 系。具体讲主要有三种牌号,分别是牌号为Finemet 的Fe-M-Si-Cu-B(M=Nb、Cr、V、W、Mo 等)合金,牌号为Nanoperm的Fe-M-B(M=Zr、Hf、Nb、Ta等)合金[5-6]和牌号为Hitperm的(Fe,Co)-M-B(M=Zr、Hf、Nb 等)合金[4-5]。三种牌号的合金都是采用对非晶合金前驱体进行晶化处理得到纳米晶合金的方法制备而成[1]。通过晶化退火处理不但可以有效地消除合金的内应力,还可以获得纳米晶结构的合金材料,因其具有超细化的显微组织从而表现出极佳的软磁性能[6]。 不同成分对铁基非晶纳米晶软磁性能有很大影响,本文目的是阐明对微观结构和软磁性能有充分研究的元素,如硅,硼,铜,铌,锆,氮掺杂,磷,镍,钴,氢化和锗对铁基非晶纳米晶合金特性的影响。表1总结了各成分的影响结果。 表1.Fe非晶/纳米晶合金添加元素的影响 2.合金元素的影响 2.1 Si和B Fe基合金的GFA比非铁合金系如Mg,Zr,Pd基合金低得多。事实上,通过铜模铸造在Zr和Pd基合金中可获得厚度大于1mm的块状金属玻璃,而在Fe基合金中形成的带材厚度只有几微米。添加B和Si可促进合金凝固过程中非晶态结构的形成,并且B对GFA的提高效应是Si的5倍[8]。此外,应当注意,尽管B可以增强GFA,但它也可以减少一次和二次结晶峰之间的安全间隙,如图2所示。这种物

纳米晶硬质合金棒材.doc

关于全面应用社保卡就医有关问题的通知 各区县、高新区、文昌湖区人力资源和社会保障局,各有关单位:我局2015年5月12日下发了《关于全面使用社保卡就医购药有关事项的通知》(淄人社字[2015]141号),自2015年7月1日起,参保人就医购药全面使用中华人民共和国社会保障卡(以下简称“社保卡”),原门诊、住院提供的就医无卡结算功能将停止运行,未使用社保卡就医购药的,医疗保险基金不予结算。为做好这项工作的推广落实,现就相关问题通知如下: 一、社保卡领取 (一)领卡环节 领卡地点:办卡网点即领卡网点。 领卡材料:个人领卡的须持领卡通知单、身份证;单位领卡须持领卡通知单及申领人员名单。 领卡日期:以领卡通知单领卡日期为准。 特殊情况:学校批量办卡的,应联系所选银行落实领卡。 (二)常见问题处理 1、领卡通知单丢失 个人丢失的,社保卡服务网点留存领卡人有效身份证件复印件;单位丢失的,由单位出具介绍信说明情况(包含办理人

姓名、身份证号码、领取人姓名、身份证号码,需领取卡数量等)。 2、代领手续 代领人应同时携带经办人、代领人有效身份证件。 3、单位办卡领取 通过单位、学校、社区批量办理的,必须由单位、学校、社区统一领取后发放给参保人。 4、领卡网点查询 可以登陆淄博市人力资源和社会保障网或者拨打12333查询领卡网点。 二、村居卫生室联网及社保卡读卡器 我市于2013年12月13日下发了《关于加快推进村卫生室联网工作的通知》,文件对运营商线路带宽和资费,运营商联系方式、地址,社会保障卡读卡器参考选型及购买方式等进行了详细的说明,请各相关单位再次进行核实,及时购买,确保7月1日全面使用社保卡就医购药工作的顺利开展。简列社保卡读卡器参考选型及购买方式如下:

纳米晶对CuZr基非晶合金变形行为的影响

Material Sciences 材料科学, 2014, 4, 225-232 Published Online November 2014 in Hans. https://www.360docs.net/doc/3413253702.html,/journal/ms https://www.360docs.net/doc/3413253702.html,/10.12677/ms.2014.46032 The Effect of Nanocrystals on the Plastic Deformation Ability of CuZr-Based BMG Lincai Zhang1,2, Zhenya Song3, Xiaodong Guo1, Yanhua Hou1 1Jiangsu Provincial Key Laboratory for Interventinal Medical Devices, Huai’an 2State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 3Shaoxing University, Shaoxing Email: vicande@https://www.360docs.net/doc/3413253702.html, Received: Sep. 30th, 2014; revised: Oct. 15th, 2014; accepted: Oct. 30th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/3413253702.html,/licenses/by/4.0/ Abstract The CuZr-based fully amorphous alloy and composites containing in-situ nanocrystals with large size were prepared. Without the influence of specimen geometry, their mechanical behaviors un-der compression were systematically studied and compared, confirming the important role of in- situ nanocrystals on the plastic deformation ability. At the same time, the coexistence of free vo-lume and small nanocrystals can efficiently enhance the plastic deformation ability, providing a useful guideline for large plasticity in BMG composites with nanocrystalline prepared from fully amorphous alloy. Keywords Nanocrystals, Free Volume, Mechanical Behaviors, Fracture Morphology 纳米晶对CuZr基非晶合金变形行为的影响 张临财1,2,宋振亚3,郭啸栋1,侯彦华1 1江苏省介入医疗器械研究重点实验室,淮安 2西安交通大学,金属材料强度国家重点实验室,西安 3绍兴文理学院,绍兴 Email: vicande@https://www.360docs.net/doc/3413253702.html, 收稿日期:2014年9月30日;修回日期:2014年10月15日;录用日期:2014年10月30日

【CN109897991A】一种高熵晶界修饰的纳米晶合金粉末及其制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910349303.7 (22)申请日 2019.04.28 (71)申请人 中国矿业大学 地址 221008 江苏省徐州市大学路1号中国 矿业大学科研院 (72)发明人 陈正 王尚 沈承金 张金勇  张平 何业增 沈宝龙  (74)专利代理机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人 陈国强 (51)Int.Cl. C22C 19/03(2006.01) C22C 1/04(2006.01) B22F 9/04(2006.01) B22F 3/14(2006.01) (54)发明名称 一种高熵晶界修饰的纳米晶合金粉末及其 制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种高熵晶界修饰的纳米晶 合金粉末及其制备方法,该合金按照质量百分 比,其组成为:0.76~2.88%的Zr、0.77~2.94% 的Nb、0.80~3.03%的Mo、1.51~5.72%的Ta,余 量为Ni。本发明通过机械合金化法将合金粉末纳 米晶化,同时采用等离子热压烧结法将纳米晶合 金粉末固化为块体材料,达到了提升材料强度和 热稳定性的目的。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 109897991 A 2019.06.18 C N 109897991 A

权 利 要 求 书1/1页CN 109897991 A 1.一种高熵晶界修饰的纳米晶合金粉末,其特征在于:按照质量百分比,其组成为:0.76~ 2.88%的Zr、0.77~2.94%的Nb、0.80~ 3.03%的Mo、1.51~5.72%的Ta,其余为Ni。 2.根据权利要求1所述的高熵晶界修饰的纳米晶合金粉末,其特征在于:所述纳米晶合金粉末为球形颗粒,其单个球形颗粒内包含多个纳米晶晶粒,纳米晶晶粒的结构为高熵晶界包覆Ni基体,高熵晶界的百分质量含量组成为:7.5~29wt%的Zr、8~30wt%的Nb、8~30wt%的Mo、15~50wt%的Ta,其余为Ni。 3.一种权利要求1所述的高熵晶界修饰的纳米晶合金的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: (1)按照原料比分别称取Ni粉、Zr粉、Nb粉、Mo粉、Ta粉,并混合均匀; (2)将步骤(1)混合得到的粉末在真空环境或惰性气体环境下密封进球磨罐内,在行星式球磨机中球磨,使合金粉末纳米化,得到纳米晶合金粉末; (3)将步骤(2)得到的纳米晶合金粉末置于等离子热压烧结炉内,进行热压烧结固化,获得块体合金。 4.根据权利要求3所述的高熵晶界修饰的纳米晶合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,球磨时的转速为200~400r/min,球磨时间为30~50h。 5.根据权利要求3或4所述的高熵晶界修饰的纳米晶合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,球磨过程中,每30min暂停20min,避免球磨过程在球磨罐过热,导致晶粒粗化。 6.根据权利要求3所述的高熵晶界修饰的纳米晶合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,得到的纳米晶合金粉末的粒径为5~20nm。 7.根据权利要求3所述的高熵晶界修饰的纳米晶合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,获得的块体合金由纳米晶晶粒组成,纳米晶晶粒的粒径为50~200nm。 8.根据权利要求3所述的高熵晶界修饰的纳米晶合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,热压烧结固化的步骤为:将纳米晶合金粉末填入石墨模具,置入等离子热压烧结炉内,以50~150℃/min的速度加热至950~1150℃,保温5~10min,烧结压力为20~40 MPa。 2

纳米晶体

纳米晶体 摘要:本文主要介绍了金属纳米晶体、金属氧化物纳米晶体和一些其他纳米晶体的合成方法,并对它们的性能做了些简单的介绍。纳米晶体有许多独特优异的性能,本文对相关的纳米晶体的应用也进行了介绍,随着纳米晶体制备技术的发展,纳米晶体的应用会更加广泛。 关键词:纳米晶体;金属;金属氧化物 0引言 纳米材料是指组分尺寸至少在某一个维度上介于1~100nm之间的材料。纳米材料就其结构上可以分为纳米晶体、纳米颗粒、纳米粉末、纳米管等。由于纳米材料的纳米尺寸效应,使得纳米材料出现了许多不同于常规条件下的材料性能,例如光学性、电导性、抗腐蚀性等,因此人们对纳米材料在未来材料领域的应用与发展寄予了很大期望。但由于纳米材料在结构上存在表面效应和小尺寸效应,使其能量高于平衡态,表面上原子数增多,具有较高的表面能,使得这些表面原子具有较高的活性,非常不稳定,满足一定激活条件时,就会释放出过剩自由能,粒子长大,从而也将失去纳米材料所具有的特性,使块状纳米材料的制备产生困难。而纳米晶体由于晶界数量增加,使材料的强度、密度、韧性等性能大为改善。 纳米晶体指的具有纳米尺度的晶体材料。本文将分类介绍有关纳米晶体在制备、性能、应用等方面的研究进展。 1金属纳米晶体 同传统的金属晶体相比,金属纳米晶体材料由金属纳米晶粒构成,其晶粒尺寸很小( < 100 nm) ,晶界比例很大(30% ~50% ) ,晶体的缺陷密度很高,因此它所表现出来的性能,尤其是对结构敏感的性能与粗晶材料有很大差别。 刘伟[1]等用纯度为99.8%的紫铜丝作为原料,采用自悬浮定向流技术制备出金属Cu纳米粉末,制得平均晶粒尺寸为25 nm的金属Cu纳米晶体材料,其显微硬度为1155~1190GPa,约为普通粗晶Cu材料的3~4倍,硬度随压制工艺而变化,压力增大,保压时间延长,硬度增大. 且样品硬度值受表面抛光的影响。 李才臣[2]等以工业纯铝粉为原料,采用高能球磨法制备了纯铝纳米晶体并对其硬度进行了分析,经实验发现,球磨12 小时后可得平均晶粒尺寸约34nm, 而且此时的硬度最高,可达111HV, 纯铝纳米晶的硬度随着球磨时间的延长先升高后降低,随温度的增加先升高后下降。 对于金属纳米晶体的研究不仅局限在制备方法和显微硬度方面,对于纳米晶体的生长形态和结构稳定性方面也有相关的研究。 张吉晔[3]等对Ag纳米晶体的生长形态进行了相关的研究。他们在利用电化学方法在ITO 基板上沉积出银纳米晶体,然后研究了ITO基板上的沉积电位对Ag纳米晶体生长形态的影响。如图1所示,(a)和(b)中的银纳米粒子具有良好的分散性,粒径较均匀,此时沉积电位为0.3 V 时,粒子的分布密度较小。在(c)中,晶体形貌具有显著的羽毛状形态。(d)中银纳米晶体

【机械要点】国内高性能硬质合金取得突破性进展

张小只智能机械工业网 张小只机械知识库国内高性能硬质合金取得突破性进展 我国的硬质合金工业已有了60多年的发展历史,已经算得上是硬质合金的大国。根据我国钨业协会硬质合金分会的统计数据,近三年(2012—2014)国内硬质合金的年产量为2.2—2.5万吨,占全球总产量的40%以上。而虽然硬质合金的生产量和消费量我国位居世界前列,但是就制造水平和技术水平而言,我国还相对落后,无法成为硬质合金强国。针对我国硬质合金工业发展所出现的瓶颈,国家开展了多个科研项目,建立了专门的硬质合金研发团队,历经了十余年的基础研究和技术开发工作,研发出超细纳米硬质合金规模化制造设备与工程应用系列新技术,并与过内硬质合金企业紧密合作开发出高附加值的硬质合金材料和制品,向着高端应用领域发展。 随着现代制造业的迅速发展和各种新型难加工材料的问世,对硬质合金工模具产品的质量和性能提出了越来越苛刻的要求。对WC基硬质合金而言,与传统的粗晶(通常指平均晶粒尺寸13微米)硬质合金相比,超细晶(平均晶粒尺寸200—500纳米)和纳米晶(平均晶粒尺寸200纳米以下)硬质合金具有高硬度、高强度以及优良的耐磨耐蚀性和断裂强度,是高效率、高精度的钻孔、切削、铣磨等高端加工技术领域不可或缺的重要材料。从上个世纪90年代后期到本世纪初,纳米硬质合金材料涌现出各种制备新方法。随后几年发展纳米结构、力学性能的精细表征与对比分析,再到近年来超细纳米硬质合金规模化制备与工业应用成为国际上高度重视、体现前沿竞争力的研发焦点,这期间经历了纳米硬质合金众多制备方法的更迭演变。常见的如溶胶-凝胶/共沉淀法、等离子体法等,它们主要还是限于实验室微量合成纳米WC粉末;放电等离子烧结、超高压固结等仅限于实验室制备形状简单且三维尺寸小的纳米多晶材料;喷雾转化法可以批量合成纳米WC类粉末;低压烧结可以实现高性能硬质合金的规模化生产。然而,喷雾转化法复杂的操作步骤、高的工艺成本、苛刻的控制精度,极大地限制了该技术在我国制备纳米WC类粉末的推广应用;在低压烧结硬质合金方

材料非晶晶化方法

按照晶化机制,非晶合金纳米晶化的方法主要有:热致晶化、电致晶化、机械晶化和高压晶化。 (1) 热致晶化 热致晶化包括通常采用的等温退火法和分步退火法。等温退火法的处理过程是:快速加热使非晶样品达到预定温度,在该温度(低于常规的晶化温度)保温一定时间,然后冷却至室温,其中最关键的两个因素是退火温度和退火时间;分步退火法是在等温退火的基础上改进的一种方法,是指将非晶样品在较低温度下等温退火一定时间,然后再在较高温度下等温退火一定时间,控制好退火参数使得从非晶基体中析出尺寸在纳米范围内的晶体相。(2)电致晶化 电致晶化包括闪光退火、焦耳加热和电脉冲退火三种方式。闪光退火法是对非晶合金施加短时的强电流脉冲实现快速加热使之发生纳米晶化,这种方法可以明显减小成分对晶化后合金微结构的影响;焦耳加热法是指在非晶样品上施加较长时间的连续电流;电脉冲退火法是用高密度直流电脉冲对非晶合金进行处理使之发生纳米晶化。 (3)机械晶化 机械晶化法是利用高能球磨技术在干燥的球型装料机内,在Ar气保护下通过机械研磨过程中高速运行的硬质钢球与研磨体之间相互碰撞,对非晶粉末反复进行熔结、断裂、再熔结的过程使得非晶发生纳米晶化。该方法适应面广、成本低、产量大、工艺简单。存在的问题是研磨过程中易产生杂质、污染、氧化及应力,很难得到洁净的纳米晶体界面,对一些基础性的研究工作不利。 (4)高压晶化 高压晶化包括激波诱导和高压退火两种方式。激波诱导法是将样品置于激波管低压末端,当按一定比例配方的氢氧混合气体经点火爆炸后在低压腔内形成高温、高压、高能的激波对样品产生作用,在微秒量级的时间内,使非晶转变为晶化度很高的纳米晶态;高压退火法是指在高压下对非晶样品施加退火工艺。

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