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制备工艺与合金成分对纳米复相Fe3B/Nd2Fe14B永磁结构与性能的影响

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制备工艺与合金成分对纳米复相Fe3B/Nd2Fe14B永磁结构与性能的影响

作者：张龙凤四川大学

学位级别：硕士

双相纳米晶永磁材料以其优异的性能引起了广泛关注，如何制备具有高性能且廉价的双相纳米晶永磁材料是目前研究的热点之一。本文针对纳米复相永磁材料发展中存在的问题，采用快淬、传统热处理及放电等离子烧结工艺制备了纳米复相FeB／Nd... 详细信息

双相纳米晶永磁材料以其优异的性能引起了广泛关注，如何制备具有高性能且廉价的双相纳米晶永磁材料是目前研究的热点之一。本文针对纳米复相永磁材料发展中存在的问题，采用快淬、传统热处理及放电等离子烧结工艺制备了纳米复相FeB／NdFeB永磁体，并在此基础上采用XRD、DSC、AFM、SEM等方法研究了制备工艺参数及合金元素对纳米复相FeB／NdFeB永磁材料的组织结构和性能的影响。 NdFeB三元合金在较低淬速下，晶态相含量较高，这些晶核在随后的热处理过程中很容易长大、粗化，合金磁性能较低。当快淬速度较高时结晶度很低，退火过程中形核中心减少，形核率降低，导致FeB粒子奇异长大，不利于磁性能的提高。只有在适当的快淬速度8m／s下才能获得细小均匀的晶粒组织和最佳磁性能。NdFeB合金在较低晶化温度下，晶化不完全，存在部分非晶相，交换耦合作用较弱，磁性能较低。但温度过高会导致软磁相FeB急剧长大，也不利于磁性能的提高。合金的磁性能随晶化时间的延长先增而减，NdFeB合金的最佳热处理工艺参数为：710℃×10min。本文研究了Nd、B、Zr、Cu和Co元素对合金性能的影响。NdFeB合金随着Nd含量的增加磁性能先增而减，Nd=4.5at％时达到最高，B=0.80T，H=206kA／m，H=259A／m，(BH)=48kJ／cm。Nd含量过高会抑制硬磁相NdFeB和软磁相FeB的出现，提高非磁性相NdFeB的稳定性。 B含量和Zr含量的增加有利于非晶态物质的形成和稳定。B含量超过一定量后，晶化过程中会出现NdFeB非磁性相，且随着B含量的增加逐渐增多，它的存在稀释了软、硬磁相间的交换耦合作用，导致磁性能降低。当硼B=18.5at％的纳米晶NdFeB永磁合金具有最佳磁性能。Zr的添加恶化了四元合金的磁性能，较高含量的Zr会抑制NdFeB和FeB的出现，提高非磁性相NdFeB的稳定性。 Cu元素有利于降低合金的非晶形成能力。Cu原子形成了Cu串晶，分布在FeB晶体和非晶之间，与FeB粒子直接接触，为FeB的析出提供了形核核心，FeB的析出量增多，交换耦合作用加强，磁性能提高。Co元素与Fe原子发生置换作用溶入NdFeB相和FeB相，使合金的磁性能得到提高。综合比较，传统热处理下添加Cu元素的四元合金可获最佳磁性能。与传统热处理相比，放电等离子烧结法促进了快淬NdFeB粉末的晶化，降低了晶化温度，缩短了晶化时间，因而可加强交换耦合作用，提高磁性能。NdFeCuB合金快淬粉末经50MPa，670℃×5min放电等离子烧结后，致密化程度明显提高，获得最佳磁性能：磁体密度为6.89g／cm，B=0.95T，H=233kA／m，H=275kA／m，(BH)=69kJ／cm。

关键词：纳米晶永磁体 Fe3B Nd2Fe14B 制备工艺合金成分微观结构磁性能放电等离子烧结

基于人工神经网络的铸钢合金成分与流动性关系的研究

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铸造技术 2016年第9期37卷 1835-1837页

作者：崔晓斌黄放孟伟娜梅益贵州大学机械学院贵州贵阳550025

铸钢流动性是影响铸钢件生产的一个关键因素,基于人工神经网络技术,建立铸钢合金成分与流动性间复杂的非线性关系模型,并以此为基础开发应用程序。结果表明,该方法能够对铸钢合金流动性做出精准的评价,可为铸钢件铸造工艺设计提供参考。

关键词： BP神经网络铸钢合金成分流动性 matlab

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微观组织和合金成分对FeCoCrNi高熵合金氢脆性能的影响

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微观组织和合金成分对FeCoCrNi高熵合金氢脆性能的影响

作者：莫静文哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

氢能是21世纪最有潜力的新能源,随着人类对环境友好型的清洁能源要求的提高,对材料的抗氢脆性能也提出了更高的要求。等原子比的FeCoCrNi高熵合金具有单相的面心立方结构,在常温和低温下具有优异的力学性能,抗氢脆性能优于目前研究最多... 详细信息

氢能是21世纪最有潜力的新能源,随着人类对环境友好型的清洁能源要求的提高,对材料的抗氢脆性能也提出了更高的要求。等原子比的FeCoCrNi高熵合金具有单相的面心立方结构,在常温和低温下具有优异的力学性能,抗氢脆性能优于目前研究最多的CoCrFeMnNi高熵合金,但是去除Fe元素后,等原子比的CoCrNi中熵合金抗氢脆性能变得很差,目前还没有科研人员对这种现象进行研究;FeCoCrNi高熵合金的屈服强度仅有192 MPa,严重影响了它的工业应用价值。本文以等原子比的FeCoCrNi高熵合金为研究对象,采用了高压恒温气态预充氢、慢应变速率拉伸、扫描电镜和透射电镜等方法,系统研究了Fe原子含量和晶粒细化对FeCoCrNi高熵合金的抗高压氢脆性能、充氢前后的断口形貌和变形微观组织等影响,主要研究进展如下。FeCoCrNi、FeCoCrNi和FeCoCrNi高熵合金在800℃退火1 h后,晶粒尺寸都在3～4μm范围,延伸率大约为50%,充氢后它们的塑性损失分别为33%、18%和3%,FeCoCrNi和FeCoCrNi高熵合金的断裂模式从微孔聚集的韧性断裂转变成晶间的脆性断裂,FeCoCrNi高熵合金充氢前后都是微孔聚集的韧性断裂,表明Fe含量对FeCoCrNi高熵合金的抗氢脆性能具有显著影响。未充氢的FeCoCrNi高熵合金塑性变形机制是以位错滑移为主,充氢后FeCoCrNi高熵合金变形方式转变成以位错平面滑移和变形孪晶为主,FeCoCrNi高熵合金转变成位错交叉滑移和变形孪晶为主;在氢致局部塑性和氢致弱键机制共同作用下FeCoCrNi和FeCoCrNi高熵合金发生晶间的脆性断裂,通过位错传输到FeCoCrNi和FeCoCrNi高熵合金晶界处的氢浓度能够降低它们晶界的结合力。但FeCoCrNi高熵合金晶界的结合力更强,在它的晶界处观察Cr原子含量偏高,Cr的偏析显著地提高了FeCoCrNi高熵合金的抗氢脆性能。通过不同的再结晶温度和时间,制备出了晶粒尺寸为40μm、4μm和725 nm的FeCoCrNi高熵合金。晶粒细化把FeCoCrNi高熵合金的屈服强度从160 MPa提高到725 MPa,延伸率从62%下降到27%;晶粒细化降低充氢后FeCoCrNi高熵合金的塑性损失,晶粒尺寸为40μm和4μm的FeCoCrNi高熵合金塑性损失为8%和3%,但充氢后晶粒尺寸为725 nm的FeCoCrNi高熵合金延伸率提升至34%,抗拉强度从892 MPa提高到912 MPa,具有良好的强度和塑性平衡。充氢前后FeCoCrNi高熵合金的断裂模式都是微孔聚集的韧性断裂,微孔尺寸分析表明氢促进了晶粒尺寸为40μm和4μm的FeCoCrNi高熵合金微孔形核,但同时阻碍了微孔的生长和聚结,导致微孔尺寸从微米级减小至纳米级;氢对晶粒尺寸为725 nm的FeCoCrNi高熵合金微孔没有影响,并且在晶粒内部形成更高密度的退火孪晶界,这些晶界赋予了FeCoCrNi高熵合金优异的抗氢脆性能。

关键词： FeCoCrNi高熵合金氢脆合金成分晶粒细化

热轧工艺和合金成分对釉化用钢组织性能影响的研究

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热轧工艺和合金成分对釉化用钢组织性能影响的研究

作者：何磊东南大学

学位级别：硕士

本课题研究了生产热水器内胆所用的低C釉化用钢,因热水器内胆在使用时需承受一定的温度和压力,故对釉化用钢的屈服强度有一定的要求。在实际的釉化烧结过程中,釉化用钢会经历晶粒粗化、相变和溶质扩散等过程,其力学性能也会相应地发生变... 详细信息

本课题研究了生产热水器内胆所用的低C釉化用钢,因热水器内胆在使用时需承受一定的温度和压力,故对釉化用钢的屈服强度有一定的要求。在实际的釉化烧结过程中,釉化用钢会经历晶粒粗化、相变和溶质扩散等过程,其力学性能也会相应地发生变化,而热轧工艺和合金成分在很大程度上决定了釉化用钢轧制态和釉化烧结后的性能,因此研究热轧工艺和合金成分对釉化用钢组织性能的影响具有重要意义。本文采用实验、有限元模拟和热力学计算相结合的方法,对不同成分和轧制工艺的釉化用钢进行了深入研究,分析讨论了连轧和形变诱导铁素体相变(DSIT)工艺、以及合金元素Si和Mn含量对釉化用钢在釉化烧结前后的力学性能和显微组织的影响,为进一步改进轧制工艺和合金成分提供指导。主要的研究结果如下:与传统的连轧工艺相比较,由DSIT工艺轧制的钢板因经历了反复的形变诱导铁素体相变而获得了较细小的晶粒。但当后三道次开轧温度较高时,由于应变诱导铁素体相变形核的不均匀性以及组织中出现的较多的块状相,使得钢板的轧制态屈服强度与连轧钢板无明显差别,且屈服平台变窄;当控制后三道次开轧温度接近Ar3时,DSIT工艺轧制的钢板的组织均匀性得到改善,屈服强度有一定的提高。经815℃～871℃不同温度的热处理后,连轧钢板的屈服强度出现了明显的下降,降幅在20～30MPa之间;而DSIT轧制的钢板热处理后屈服强度有不同程度的提高。热处理过程中钢板屈服强度的变化与显微组织的演变相对应。有限元模拟结果显示:在轧制初期,钢板表面温度均低于心部温度,随着轧制过程的进行,两者趋于一致。在DSIT轧制过程中,钢板所承受的轧制力更大,温度波动也更为明显。对于不同Si、Mn含量的钢板,Si含量较低的钢板无明显的屈服平台,且组织中存在较多尺寸较大的珠光体相,铁素体晶粒增大;经815℃～871℃热处理后,钢板的拉伸曲线出现了明显的屈服平台,屈服强度增加,但受热处理温度影响较大,热处理温度较高时屈服强度发生下降,可能与高温热处理后钢板显微组织中的珠光体尺寸较大有关。根据热力学计算结果,降低Si含量和增加Mn含量均会使铁素体-奥氏体转变温度降低,保温过程中钢板中的奥氏体量增多,这可能是钢板组织中珠光体形态受热处理温度影响较大的原因。此外,提高Mn含量后,组织中的Mn23C6析出相将会增多,相应地将消耗更多的C原子,使得固溶在铁素体基体中的C减少,间隙原子钉扎位错形成的"柯氏气团"数量也相应减少,这可能是Mn含量较高的钢板在热处理后屈服强度较低的原因。

关键词：釉化用钢轧制工艺合金成分屈服强度显微组织有限元模拟

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GH6159合金成分−组织−性能关联研究

精密成形工程 2023年第7期15卷 176-181页

作者：刘志远袁世峰万志鹏中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095

目的研究不同成分GH6159合金冷拉态和热处理态显微组织的变化情况,分析不同成分对合金室温和高温拉伸性能的影响规律,为GH6159合金成分优化与性能提升提供理论指导。方法基于MP159合金成分,设计熔炼了4种不同成分的GH6159合金,经锻造开... 详细信息

目的研究不同成分GH6159合金冷拉态和热处理态显微组织的变化情况,分析不同成分对合金室温和高温拉伸性能的影响规律,为GH6159合金成分优化与性能提升提供理论指导。方法基于MP159合金成分,设计熔炼了4种不同成分的GH6159合金,经锻造开坯和热轧,进行了拉伸率为48%的冷拉变形和663℃/4 h的时效热处理,分别制成冷拉态和热处理态GH6159棒材,采用MTS 8810拉伸实验机进行室温和595℃的高温拉伸测试,获得了不同成分合金冷拉态和热处理态的室温和595℃高温拉伸性能,结合OLYMPUS−PM3光学显微镜和Tescan Mira 3 XMU扫描电子显微镜观察了显微组织的变化情况。结果GH6159冷拉态棒材内存在大量的变形孪晶,热处理态组织内析出了弥散分布的强化相,合金拉伸性能主要受到基体元素和强化相元素的影响。结论较高含量的Co、Cr、Ni基体元素有利于提高冷拉态GH6159合金的室温和高温拉伸强度,而Al、Ti、Nb强化相元素会提高热处理态GH6159合金的室温拉伸强度,但过高的Ti元素会降低合金强度,一定含量的Al、Ti、Nb元素有利于提高冷拉态和热处理态合金的高温塑性。

关键词： GH6159合金合金成分高温拉伸室温拉伸显微组织

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合金成分对 Al-Zn-Mg 系合金焊缝时效特性的影响

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轻合金加工技术 1979年第5期 13-20页

作者：菊池正夫关学丰

用测定硬度方法、X 射线小角度散射法及透射电子显微镜对 Al-4.5%Zn-1.2%Mg、Al-3%Zn-3%Mg 及 Al-2%Zn-4%Mg 合金的焊缝时效特性进行了研究。Al-Zn-Mg 系合金的镁含量越高,焊后的焊缝硬度值就越高。将焊缝在室温下或40℃下时效,其硬度值... 详细信息

用测定硬度方法、X 射线小角度散射法及透射电子显微镜对 Al-4.5%Zn-1.2%Mg、Al-3%Zn-3%Mg 及 Al-2%Zn-4%Mg 合金的焊缝时效特性进行了研究。Al-Zn-Mg 系合金的镁含量越高,焊后的焊缝硬度值就越高。将焊缝在室温下或40℃下时效,其硬度值和 G.P.区体积分数,随着锌在 Al-Zn-Mg 系合金中含量的提高而增加。另一方面,在135℃下时效时,高镁含量的 Al-Zn-Mg 系合金具有较高的硬度值。冷却速度对 Al-3%Zn-3%Mg 和 Al-2%Zn-4%Mg 合金焊缝时效特性的影响较 Al-4.5%Zn-1.2%Mg 合金明显。

关键词：镁含量硬度值焊缝焊接接头区 Al-Zn-Mg Zn 时效特性合金成分

高温2∶17型SmCo永磁体的合金成分和烧结与时效工艺研究

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高温2∶17型SmCo永磁体的合金成分和烧结与时效工艺研究

作者：文雪萍中南大学

学位级别：硕士

随着新一代飞行器发动机的发展,该系统对工作温度大于400℃的高温磁体提出了更新的要求。居里温度高、温度系数低、耐腐蚀性及热稳定性好的2:17型SmCo永磁体成为了首选材料。为了研究高温2:17型SmCo永磁体的成分和烧结与时效工艺对磁性... 详细信息

随着新一代飞行器发动机的发展,该系统对工作温度大于400℃的高温磁体提出了更新的要求。居里温度高、温度系数低、耐腐蚀性及热稳定性好的2:17型SmCo永磁体成为了首选材料。为了研究高温2:17型SmCo永磁体的成分和烧结与时效工艺对磁性能及显微组织的影响,作者按照高温2:17型SmCo永磁体的成分设计原则,对Sm(CoFeCuZr)磁体进行了烧结与时效工艺研究,并对合金成分与磁性能的关系进行了研究。同时运用扫描电镜(SEM)分析、能谱分析、X射线衍射分析、电子探针光谱分析和磁力显微镜(MFM)分析等现代分析手段,开展了大量的实验工作及理论分析。对Sm(CoFeCuZr)磁体的烧结与时效工艺研究结果表明:在1190℃预烧结40min、1200℃氩气保护烧结1h、1185℃固溶处理2h、850℃时效10h再经慢冷至400℃保温10h的磁体有较好的磁性能,内禀矫顽力(H)达1931kA/m。剩磁(B)与密度(ρ)随预烧结温度的增加而增加;H与最大磁能积((BH))随预烧结温度的增加而线性增加,尤其是在高温阶段。烧结温度在1190～1200℃之间时,B与ρ随烧结温度变化很小,但温度大于1200℃时,B与ρ急剧下降;H对烧结温度非常敏感,低于或高于1200℃,H都急剧下降;(BH)的变化是B与H影响的综合结果。固溶温度在1185℃时,该磁体的磁性能较好;850℃时效3h与10h,磁性能变化不大。研究了成分对磁体的显微组织及磁性能的影响。结果表明:z值较小(Sm含量较高)的磁体有较多的1:5相,室温的B、H与(BH)都较低些,但方形度(K)较好,因此适当减小z值有利于提高高温磁性能。Cu含量的增加使1:5相的畴壁能(γ1:5)减少,2:17相与1:5相的畴壁能差(△γ)增加,从而使矫顽力增加,但Cu含量太高,如果不同时增加Sm含量,将导致B与(BH)急剧下降。z值较低,同

关键词：高温2:17型SmCO永磁体烧结与时效工艺显微组织结构合金成分磁性能

合金成分对高温Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_z磁性能与显微组织的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2005年第5期10卷 296-299页

作者：文雪萍易健宏张路生彭元东李丽娅中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

用粉末冶金法制备了6种Sm(CobalFe0.1CuyZr0.04)z烧结磁体,每种成分磁体都进行了热处理工艺优化实验;并对合金成分对磁体的显微组织及磁性能的影响进行了研究。结果表明:z值较小的磁体有较多的1∶5相,室温的Br、Hci与(BH)max都较低些,... 详细信息

用粉末冶金法制备了6种Sm(CobalFe0.1CuyZr0.04)z烧结磁体,每种成分磁体都进行了热处理工艺优化实验;并对合金成分对磁体的显微组织及磁性能的影响进行了研究。结果表明:z值较小的磁体有较多的1∶5相,室温的Br、Hci与(BH)max都较低些,但方形度(K)较好,因此适当减小z值有利于提高高温磁性能;Cu含量的增加使1∶5相的畴壁能(1γ∶5)减少,2∶17相与1∶5相的畴壁能差(Δγ)增加,从而使矫顽力增加,但Cu含量太高,如果不同时增加Sm含量,将导致Br与(BH)max急剧下降;z值较低,同时Cu含量又较高的Sm(CobalFe0.1-Cu0.16Zr0.04)6.7磁体具有最佳室温磁性能与方形度。

关键词：高温Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z永磁体合金成分显微组织磁性能

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合金成分对Ti—15V—3Gr—3Sn—3Al系β型钛合金热处理特性的影响

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钒钛 1991年第5期 43-49页

作者：丹羽直毅林敬发