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磁场下碳化物析出的热力学机制

原子与分子物理学报 2025年第4期 127-136页

作者：廖已莹侯廷平杨雨豪郑一航于涛刘伍明吴开明武汉科技大学理学院冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室江汉大学光电材料与技术学院光电化学材料与器件教育部重点实验室中国科学院物理研究所

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定，碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M6C（M=Fe, Mo）作为研究对象，利用第一性原理计算η-Fe2... 详细信息

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定，碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M6C（M=Fe, Mo）作为研究对象，利用第一性原理计算η-Fe2C、Fe3C、Fe2Mo4C、Fe3Mo3C-I、Fe3Mo3C-II和Fe4Mo2C等合金碳化物的磁矩，计算结果表明其中Fe4Mo2C的磁矩最大，达到了7.04μB.磁矩不仅由碳化物晶胞中Fe原子个数有关，还与Fe Wyckoff占位紧密相关.通过模拟计算碳化物的磁致磁热熔、磁熵、磁焓和磁自由能，从热力学角度对各碳化物进行分析，结果表明磁场会使碳化物的磁致磁热熔和磁熵增加；强磁场会降低M6C的磁自由能进而提高其稳定性.此工作为研究核聚变材料磁性能提供理论基础和技术参考.

关键词：磁场碳化物析出相热力学机制

多元成分的融合：软磁高熵合金的结构调控与磁特性研究

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钢铁研究学报 2024年第9期 1110-1127页

作者：张东向若飞孙宜华三峡大学材料与化工学院无机非金属晶态与能源转换材料重点实验室湖北三峡实验室

软磁材料是实现电子元器件上游配套关键产业技术突破的重要能源材料之一。高性能软磁材料的开发和研究对于节能、降耗和“中国制造2025”实施等具有重要意义。高熵合金由于Fe、Co和Ni等磁性元素掺杂具有大的磁特性调节范围，因此高熵合... 详细信息

软磁材料是实现电子元器件上游配套关键产业技术突破的重要能源材料之一。高性能软磁材料的开发和研究对于节能、降耗和“中国制造2025”实施等具有重要意义。高熵合金由于Fe、Co和Ni等磁性元素掺杂具有大的磁特性调节范围，因此高熵合金有望成为性能优异的软磁材料。着重综述了影响高熵合金磁性能的关键因素，强调了高熵软磁合金磁特性对化学成分、制备工艺参数和相结构非常敏感，同时明确了热处理是改善高熵合金微观组织，优化其磁性能的主要手段。此外，基于理论模拟方法从原子尺度阐释了影响高熵软磁合金磁特性的内在机制，进一步厘清了高熵软磁合金磁性与磁畴间的依赖关系。最后凝练了目前部分高熵软磁合金发展存在的科学问题，并简要概括了未来高熵软磁合金发展需要关注的方向。

关键词：高熵合金合金元素微观组织软磁性能矫顽力

NiO/NiFeCo/Cu/NiFeCo自旋阀结构的巨磁电阻效应及影响因素的研究

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功能材料 1999年第3期30卷 256-257,260页

作者：卢志红李铁邱进军荀坤沈鸿烈姚新华沈松华林更琪李佐宜沈德芳中国科学院冶金所光盘与磁性材料实验室功能材料国家重点实验室华中理工大学固体电子学系

用电子束蒸发的方法制备ＮｉＯ／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅＣｏ自旋阀多层膜。通过磁场中退火得到好的偏置型自旋阀ＧＭＲ效应。通过对制备态以及磁场退火后样品的ＭＲ曲线的研究，讨论了交换耦合作用、单层磁性能以及层间耦合作用... 详细信息

用电子束蒸发的方法制备ＮｉＯ／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅＣｏ自旋阀多层膜。通过磁场中退火得到好的偏置型自旋阀ＧＭＲ效应。通过对制备态以及磁场退火后样品的ＭＲ曲线的研究，讨论了交换耦合作用、单层磁性能以及层间耦合作用对材料ＧＭＲ效应的大小和磁场灵敏度的影响，得出提高交换耦合作用，改善单层磁性能和尽可能减小层间耦合将有利于得到高性能的偏置型自旋阀ＧＭＲ材料的结论。

关键词：自旋阀交换耦合作用巨磁电阻效应多层膜

难熔金属替代对烧结NdFeB磁体磁性及腐蚀行为的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2015年第10期44卷 2376-2380页

作者：周巧英陈仁杰刘壮郭帅闫阿儒李东中国科学院磁性材料与器件重点实验室、浙江省磁性材料及其应用技术重点实验室、中科院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

采用粉末冶金法制备了Nd24Fe65.5-xRMxB0.97Tb7.0Dy1.1Co1.0Al0.2Cu0.23(RM=Nb,Zr,Ti;x=0.2,0.4,0.6)高性能磁体。高温磁性能测试结果显示,温度低于200℃时,磁体剩磁温度系数(α)得到明显提高;Nb,Ti替代后磁体矫顽力温度系数(β)也得到了较好的改善。PCT实验结果显示,Nb替代后磁体质量损失只有0.07 mg/cm2,耐蚀性显著增强,而Ti替代后磁体的耐蚀性变差;对腐蚀后磁体表面EDX分析得到,当磁体中含有低于0.2%(质量分数)Zr或Ti时,它们将先于Dy被氧化。

关键词：钕铁硼难熔金属磁性能耐蚀性

3.3%Si高强无取向电工钢再结晶组织演变及其对性能的影响

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中国体视学与图像分析 2024年第1期29卷 54-63页

作者：彭宇凡陈天宇宋新莉张佳奇贾涓武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

探究3.3%Si高强无取向硅钢再结晶组织与织构的演变及其对磁性能与力学性能的影响规律与机理。借助光学显微镜,扫描电镜分析冷轧-退火在不同阶段再结晶组织与织构,利用磁性能设备测试铁损与磁感应强度,万能拉伸试验机测试力学性能。结果... 详细信息

探究3.3%Si高强无取向硅钢再结晶组织与织构的演变及其对磁性能与力学性能的影响规律与机理。借助光学显微镜,扫描电镜分析冷轧-退火在不同阶段再结晶组织与织构,利用磁性能设备测试铁损与磁感应强度,万能拉伸试验机测试力学性能。结果表明,3.3%Si高强无取向硅钢冷轧后组织沿轧向呈纤维状分布,主要织构是{001}织构,在900℃退火30s发生部分再结晶,随着退火时间的延长,纤维状组织消失,得到等轴状铁素体,晶粒尺寸由7.8μm增大到25.1μm,{111}与{111}织构逐渐增强,退火时间为240s时,形成了较强的{114}织构,该织构能对织构有一定的抑制作用。实验钢在900℃退火120s时,磁性能与力学性能均最佳,屈服强度为527MPa,高频铁损P_(1.0/400)为18.79W/kg,磁感应强度B_(5000)为1.644T。

关键词：高强无取向电工钢再结晶磁感应强度力学性能

真空热处理提高烧结钕铁硼镀Cu层结合力的研究

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表面技术 2019年第10期48卷 276-284页

作者：肖松杨杰张青科杨丽景宋振纶李谋成上海大学材料科学与工程学院上海200072 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院磁性材料与器件重点实验室浙江宁波315201

目的提高烧结钕铁硼表面镀Cu膜层结合力,改善可焊性,进一步制备生物友好的强耐蚀性防护薄膜。方法采用磁控溅射技术在钕铁硼表面制备约7μm厚的Cu膜,研究热处理温度和时间对Cu/NdFeB界面组织、膜基结合力和样品磁性能的影响,选取最优化... 详细信息

目的提高烧结钕铁硼表面镀Cu膜层结合力,改善可焊性,进一步制备生物友好的强耐蚀性防护薄膜。方法采用磁控溅射技术在钕铁硼表面制备约7μm厚的Cu膜,研究热处理温度和时间对Cu/NdFeB界面组织、膜基结合力和样品磁性能的影响,选取最优化热处理样品电镀约2μm厚的Sn膜,再于280℃在其表面焊接Au片,评估其可焊性。结果500℃热处理样品的Cu膜与基体间发生了明显扩散,扩散深度及结合力随时间延长而增加。热处理2 h样品的膜基结合力由处理前的11.0 MPa提高至31.5 MPa,膜基分离位置发生在磁体亚表面层,矫顽力、剩磁和最大磁能积等磁性能无显著下降。进一步镀Sn后,在其表面焊接的Au层与Cu膜层基体冶金结合良好,耐腐蚀性能优异。700℃热处理样品的Cu膜与基体间扩散过快,易造成Cu膜消失及钕铁硼基体表面损伤。结论真空热处理温度和时间对Cu/钕铁硼界面组织有根本性影响,通过适宜的热处理可大幅提高磁控溅射的Cu膜与烧结钕铁硼之间的膜基结合力,同时不明显降低磁性能,可采用焊接方法在热处理后的Cu膜表面制备结合力高、长效耐蚀且生物友好的防护薄膜。

关键词：烧结钕铁硼磁控溅射 Cu膜扩散焊接结合力耐蚀性

Fe-Co-Nd-Nb-B非晶合金的形成和软磁性能

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金属学报 2007年第7期43卷 699-704页

作者：徐民孙羽全明秀王沿东左良中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016 东北大学材料与冶金学院沈阳110004

Fe_(67)Co_(10-x)Nd_3B_(20)(x=0,2,4,6,10)非晶合金中,当x=6时可以扩大过冷液相区到87K,提高非晶合金的热稳定性．γ判据和过冷液相区判据具有相似性,均证实x=6时具有最大的玻璃形成能力．非晶合金具有较好的软磁性能,在低于玻璃转变温... 详细信息

Fe_(67)Co_(10-x)Nd_3B_(20)(x=0,2,4,6,10)非晶合金中,当x=6时可以扩大过冷液相区到87K,提高非晶合金的热稳定性．γ判据和过冷液相区判据具有相似性,均证实x=6时具有最大的玻璃形成能力．非晶合金具有较好的软磁性能,在低于玻璃转变温度40K退火40min,可使软磁性能得到显著改善,最大比饱和磁化强度提高到157．3A．m^2/kg,而矫顽力降低到0．2—1．2A/m．非晶合金退火后的结构弛豫和超精细磁场的增加导致了软磁性能的提高．

关键词：铁基非晶合金过冷液相区玻璃形成能力软磁性能

煤及燃煤产物中稀土元素的分布赋存特征研究进展

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 269-282页

作者：邢艳阳丁华白向飞何金煤炭科学研究总院北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

稀土元素因其特殊的性质被广泛用于永磁、冶金、储氢材料等领域,消费量逐年递增。我国是稀土元素储量大国,至2020年我国稀土元素矿产量在世界占比逐年下降,近几年有所回升,但仍需要寻找和开发其他可作为稀土元素供应源的材料。煤作为一... 详细信息

稀土元素因其特殊的性质被广泛用于永磁、冶金、储氢材料等领域,消费量逐年递增。我国是稀土元素储量大国,至2020年我国稀土元素矿产量在世界占比逐年下降,近几年有所回升,但仍需要寻找和开发其他可作为稀土元素供应源的材料。煤作为一种有机矿产,形成过程中可富集稀土元素。深入认识煤中稀土元素含量及赋存状态对后续研究其燃烧产物中稀土元素赋存和提取回收具有重要意义。国内外学者分时代、地区、煤级研究煤中稀土元素含量,对煤及其燃烧产物中的稀土元素赋存状态研究进行总结,并初步认识到我国煤及其燃烧产物中的稀土元素分布赋存特征。目前研究表明,中国煤中的平均稀土元素含量是世界煤中的平均稀土元素含量的两倍;晚二叠世时期煤中稀土元素相对富集;煤中稀土元素主要以硅酸盐态存在。稀土元素性质稳定,经过燃烧后可在燃煤产物中明显富集,主要富集在非磁性的细飞灰颗粒中。对于煤中稀土元素含量的统计应综合考虑样品来源矿区的覆盖率、样品处理方式、微量元素测试方式等因素,以提高统计数据的代表性和准确性。综合直接观测、表征测试方法、逐级化学提取法及数理统计方法以推测得到较为可靠的赋存状态。我国煤炭消费量可观,能源供应以火力发电为主,燃煤产物产量巨大,煤中稀土元素至燃煤产物中可得到几十倍的富集,探明电厂燃煤产物中稀土元素富集分布规律,结合其提取的难易程度提出对应的回收工艺,以实现对燃煤产物资源化利用。

关键词：煤稀土元素赋存状态燃煤产物富集行为

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钕铁硼废料循环利用技术现状与展望

材料导报 2021年第3期35卷 3001-3009页

作者：李世健崔振杰李文韬王东王志中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院赣江创新研究院赣州341119

钕铁硼磁体是重要的稀土功能材料。随着新能源汽车、风力发电、电子信息等行业的快速发展,对钕铁硼磁性材料的需求量逐年增加。我国是世界上最大的钕铁硼生产国,2018年产量达17万t,占世界总产量近90%。钕铁硼在生产过程中会产生约30%的... 详细信息

钕铁硼磁体是重要的稀土功能材料。随着新能源汽车、风力发电、电子信息等行业的快速发展,对钕铁硼磁性材料的需求量逐年增加。我国是世界上最大的钕铁硼生产国,2018年产量达17万t,占世界总产量近90%。钕铁硼在生产过程中会产生约30%的废料。此外,每年也会产生大量因达到使用年限而报废的磁体。这些废料中含有20%~30%的稀土元素,是宝贵的二次资源,对其进行循环再利用,不仅有利于环境保护,同时也有助于促进稀土产业的可持续发展。不同来源的废料成分特点差别较大,因而采用的处理方法也有所差别。目前的研究方向主要有两个:(1)从废料中回收稀土元素;(2)利用废料进行磁体再生制造。其中稀土回收方法主要包括湿法和火法两大类。如何实现稀土再生产品质量与环境友好度、经济性的有机统一,是钕铁硼废料循环利用领域的热点与难点。湿法回收工艺包括盐酸全溶法、盐酸优溶法、硫酸复盐沉淀法等,其共性特点为通过控制p H值,将稀土与其他元素分离;通过多级萃取得到单一稀土化合物,之后采用沉淀剂将稀土转化为盐类,经焙烧后得到单一稀土氧化物。此类方法对原料适应性强,稀土产品纯度高,但流程长、对环境不友好。火法回收工艺包括氧化法、氯化法、液态合金提取法等,其原理是基于稀土元素、其他元素与氧、氯、合金元素结合能力的差异性。此类方法流程短、对环境相对友好,但通常得到的是混合稀土化合物,产品纯度较低,且尚未实现工业化。近年来,国内外发展了诸多回收新方法,如电化学法、离子液体法、水解法等,但均处于起步阶段。其中通过电解法、水解法得到混合稀土化合物,离子液体法具有分离效率好、体系稳定性高等优点,具有一定发展前景。短流程再生制造主要包括氢爆法、掺杂法、热压法等,此类方法流程短、对环境友好,但再生磁体磁能积往往会有一定程度降低,从而限制其进一步应用。如何保证再生磁体的磁性能是未来再生制造发展的重点。本文首先对钕铁硼废料产生的途径及成分特点进行简要介绍,然后综述了各种循环处理方法(湿法、火法、回收新方法、短流程再生制造)的研究现状及问题,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为钕铁硼废料的综合利用提供一定参考。

关键词：钕铁硼废料循环利用湿法火法再生制造稀土资源