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热处理工艺对晶界扩散钕铁硼磁体显微组织和矫顽力的影响研究

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稀土 2025年

作者：黄敏丁勇王春国刘雷孙颖莉张健闫阿儒中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土永磁材料联合创新中心中科院磁性材料与器件重点实验室浙江省磁性材料与应用技术重点实验室中国科学院大学

通过磁控溅射的方法在Nd-Fe-B磁体表面分别制备了Tb70Cu10Al10Zn10和Tb100薄膜,研究了热处理工艺对两类扩散磁体微结构和矫顽力的影响。结果表明,经过高温热处理制备的Tb70Cu10Al10Zn10和Tb100扩散态磁体的矫顽力增幅分别为6.8k Oe和5.7... 详细信息

通过磁控溅射的方法在Nd-Fe-B磁体表面分别制备了Tb70Cu10Al10Zn10和Tb100薄膜,研究了热处理工艺对两类扩散磁体微结构和矫顽力的影响。结果表明,经过高温热处理制备的Tb70Cu10Al10Zn10和Tb100扩散态磁体的矫顽力增幅分别为6.8k Oe和5.7k Oe。在此基础上,各自继续进行低温回火形成的回火态磁体的矫顽力又分别增加1.4k Oe和0.5k Oe。两级热处理在多元扩散磁体中更有优势。显微组织分析表明,重稀土核壳结构是扩散态磁体矫顽力提升的重要原因,而连续薄层分布的晶界相是回火态磁体矫顽力进一步提升的关键因素。其中,对矫顽力增幅起主导作用的重稀土核壳结构形成于高温热处理阶段。但是,壳层厚度和壳层分布深度在低温回火阶段亦有微量调整,而晶界相形貌的优化只发生在低温回火阶段。与扩散态磁体相比,回火态磁体中分布的晶界相更细小弥散。特别是Tb70Cu10Al10Zn10回火态磁体,两级热处理优化了晶界相形貌分布,扩散源中微量元素的适度添加促进了连续薄层晶界相的形成,这也是其矫顽力进一步提升的根本原因。

关键词：热处理工艺钕铁硼磁控溅射晶界扩散矫顽力

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一维纳米金刚石的制备、性质及应用

科学通报 2019年第35期64卷 3665-3685页

作者：杨扬张文军中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心深圳518055 香港城市大学材料科学与工程系超金刚石及先进薄膜研究中心中国香港

一维金刚石纳米材料除了具有金刚石固有的物理化学性质以外,其形貌及尺寸的改变也使其拥有一些块体金刚石所没有的特性.如既硬又弹的力学性能、高的比表面积、尖端效应,以及通过掺杂和空位缺陷实现的独特性能等.近年来,一维纳米金刚石... 详细信息

一维金刚石纳米材料除了具有金刚石固有的物理化学性质以外,其形貌及尺寸的改变也使其拥有一些块体金刚石所没有的特性.如既硬又弹的力学性能、高的比表面积、尖端效应,以及通过掺杂和空位缺陷实现的独特性能等.近年来,一维纳米金刚石材料优异的性能让研究者产生了浓厚的兴趣,并促进了其合成方法及应用的发展.本文对一维纳米金刚石的制备方法进行了简要总结,介绍了一维纳米金刚石阵列在量子信息器件、药物传输、化学与生物传感器、高性能电极、分析传感器等诸多领域近期的研究进展,并讨论了一维纳米金刚石应用所面临的技术挑战和未来的研究方向.

关键词：金刚石一维纳米结构等离子体刻蚀力学性能

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双离子电池研究进展

储能科学与技术 2020年第2期9卷 551-568页

作者：周小龙欧学武刘齐荣唐永炳中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心广东深圳518055

作为清洁能源的重要载体,传统摇椅式锂离子电池(LIBs)由于具有循环寿命长、无记忆效应等特点,已广泛应用于消费类电子产品、电动汽车、储能电站等领域。然而,由于锂、钴等资源有限且分布极为不均,以及动力电池和蓄能电站等行业的快速发... 详细信息

作为清洁能源的重要载体,传统摇椅式锂离子电池(LIBs)由于具有循环寿命长、无记忆效应等特点,已广泛应用于消费类电子产品、电动汽车、储能电站等领域。然而,由于锂、钴等资源有限且分布极为不均,以及动力电池和蓄能电站等行业的快速发展,促使人们发展高效、低成本、安全可靠的新型储能技术,例如非锂阳离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al2+等)二次电池、锌空电池、双离子电池(DIBs)等。其中,DIBs作为一种阴、阳离子共同参与电化学反应且正极主要依靠阴离子插层石墨类材料的新型储能技术,赋予了新型储能系统正负极材料更多的可选择性。此外,DIBs具有工作电压高、温域宽、安全性好、成本低、环境友好等优点,在规模化储能等领域具有良好的应用前景。本文首先简要地回顾了DIBs的发展历程,进一步从DIBs的工作原理着手,系统阐述了其研究现状,并对其所面临的挑战进行了展望。

关键词：锂离子电池双离子电池阴离子插层石墨类材料

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环境友好型船舶防污涂料的研究进展

腐蚀科学与防护技术 2016年第4期28卷 374-378页

作者：郭静刘春花张帆陈宏运梁岩唐永炳中国科学院深圳先进技术研究院食品安全与环境技术研究室深圳518055 中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心深圳518055

综述了环境友好型船舶防污涂料的研究现状,并在此基础上综述了纳米船舶防污涂料的最新成果,展望了未来环境友好型船舶防污涂料技术的发展趋势。

关键词：船舶防污防污涂料环境友好型纳米防污

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聚阴离子型二次离子电池正极材料研究进展

储能科学与技术 2021年第3期10卷 872-886页

作者：闫琦兰元其姚文娇唐永炳中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心广东深圳518055 中国科学技术大学纳米科学与技术学院江苏苏州215123 中国科学院大学化学科学学院广东深圳518055

二次离子电池作为诸多储能方式中的一种,具有循环性好、服役寿命长、安全性高、使用方便等优点,已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域。然而,随着锂、钴等资源的短缺以及可再生清洁能源的快速发展,亟需发展高效、低成本且环保的... 详细信息

二次离子电池作为诸多储能方式中的一种,具有循环性好、服役寿命长、安全性高、使用方便等优点,已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域。然而,随着锂、钴等资源的短缺以及可再生清洁能源的快速发展,亟需发展高效、低成本且环保的新型二次离子电池技术,但其发展受限于缺乏优异的正极材料。相比于其他二次离子电池正极材料,聚阴离子化合物具有种类丰富、结构多样、工作电压可调、循环稳定性好等优点,是发展低成本环保二次离子电池的理想正极材料。本文根据聚阴离子的种类,将其相应正极材料系统分为磷酸盐类、硫酸盐类、其他单一聚阴离子类和混合聚阴离子类,并以LiFePO_(4)、Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)、NaVPO_(4)F、Na2Fe2(SO_(4))_(3)、KFeSO_(4)F、Li_(2)FeSiO_(4)等化合物为代表详细介绍了各类正极材料的晶体结构、电化学性能及储能机理。重点综述了各类聚阴离子型正极材料的研究进展,简要概述了对材料进行包覆、掺杂、纳米化等改性措施取得的研究成果。最后对聚阴离子型正极材料发展过程中的瓶颈(电子电导率低的问题)进行了论述,并提出了相应的解决策略。

关键词：二次离子电池正极材料聚阴离子化合物挑战与策略

甲烷浓度对硬质合金微型立铣刀表面生长金刚石涂层的影响

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集成技术 2017年第4期6卷 10-19页

作者：张松全王陶唐永炳中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心深圳518055

金刚石涂层的应用可显著提升刀具使用寿命。文章采用钽丝为热丝,氢气、甲烷为反应气体,通过热丝气相沉积法在不同甲烷浓度下对硬质合金立铣刀表面进行沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱对不同甲烷浓度下金刚石涂层的表面形... 详细信息

金刚石涂层的应用可显著提升刀具使用寿命。文章采用钽丝为热丝,氢气、甲烷为反应气体,通过热丝气相沉积法在不同甲烷浓度下对硬质合金立铣刀表面进行沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱对不同甲烷浓度下金刚石涂层的表面形貌、涂层质量进行分析。结果显示,随着甲烷浓度增加,涂层中二次形核率增加、金刚石晶粒尺寸变小,金刚石晶粒能够完好地嵌入到硬质合金表面形成机械锁扣结构,提高膜-基结合强度,但过高的甲烷浓度使得活性氢原子对石墨的刻蚀强度减弱,使得涂层中金刚石晶粒晶界处非金刚石碳相含量逐渐增加,涂层质量下降。当甲烷浓度为3%时,硬质合金立铣刀表面金刚石涂层结晶度高、晶粒间接触紧密、涂层中非金刚石碳相含量低、膜-基结合强度高,端刃处未出现涂层剥落现象。文章工作有助于理解热丝气相沉积法中碳源浓度对表面金刚石涂层沉积效果及涂层失效的影响,使硬质合金立铣刀表面金刚石涂层沉积工艺得到进一步优化。

关键词：热丝气相沉积金刚石涂层硬质合金微型立铣刀膜-基结合强度

硼掺杂对微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜高择优取向生长的影响

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集成技术 2017年第4期6卷 61-69页

作者：谷继腾杨扬唐永炳张文军中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心深圳518055

硼(B)掺杂金刚石薄膜因其优异的电化学性能在电化学传感领域获得了广泛的应用。文章采用微波等离子体化学气相沉积法制备硼掺杂金刚石薄膜,通过硼/碳(B/C)比例和工艺参数的调节,成功制备了具备(100)择优取向的金刚石薄膜,分析了B元素影... 详细信息

硼(B)掺杂金刚石薄膜因其优异的电化学性能在电化学传感领域获得了广泛的应用。文章采用微波等离子体化学气相沉积法制备硼掺杂金刚石薄膜,通过硼/碳(B/C)比例和工艺参数的调节,成功制备了具备(100)择优取向的金刚石薄膜,分析了B元素影响(100)晶面形成的机理,并进一步探讨了衬底温度、碳源浓度对金刚石薄膜微观形貌的影响。实验发现:B/C比例浓度对金刚石薄膜形貌的影响要大于温度、CH_4浓度等其他参数,尤其当B/C=4 000 ppm时,形成的四面体形状金刚石颗粒质量最好,晶棱清晰可见,晶面光滑平整;当B/C浓度恒定时,温度与CH_4浓度对金刚石薄膜的影响都是通过影响二次形核密度实现的。研究表明,通过适合的硼掺杂比例可以实现高择优取向金刚石薄膜电极的制备。

关键词：择优取向微观形貌硼掺杂金刚石二次形核

金刚石薄膜与硬质合金刀具膜-基结合性能研究进展

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集成技术 2017年第4期6卷 29-37页

作者：黄磊王陶唐永炳中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心深圳518055

薄膜与基体间的界面结合性能是决定薄膜性能的关键因素。如何提高膜-基界面结合强度,保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。文章综述了影响金刚石薄膜附着性能的主要因素,总结了近年来在金刚石薄膜与基... 详细信息

薄膜与基体间的界面结合性能是决定薄膜性能的关键因素。如何提高膜-基界面结合强度,保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。文章综述了影响金刚石薄膜附着性能的主要因素,总结了近年来在金刚石薄膜与基体间附着力研究方面的主要进展,并对金刚石薄膜未来发展趋势进行了展望。

关键词：金刚石薄膜化学气相沉积膜-基结合力

热处理工艺对硬质合金表面金刚石薄膜附着性能的影响

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集成技术 2017年第4期6卷 80-88页

作者：谷继腾杨扬唐永炳中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心深圳518055

文章针对提高硬质合金刀具金刚石涂层结合力问题,提出了一种热处理和酸处理相结合的预处理工艺,详细研究和分析了800~1 000℃范围内,热处理温度变化与硬质合金刀具表面形貌、金刚石涂层质量、涂层与刀具间附着力之间的关系。热处理工艺... 详细信息

文章针对提高硬质合金刀具金刚石涂层结合力问题,提出了一种热处理和酸处理相结合的预处理工艺,详细研究和分析了800~1 000℃范围内,热处理温度变化与硬质合金刀具表面形貌、金刚石涂层质量、涂层与刀具间附着力之间的关系。热处理工艺显著降低了生长过程中钴对金刚石涂层石墨化的催化作用,进一步提高了碳化钨颗粒的比表面积及金刚石二次形核密度,得到的金刚石涂层晶粒尺寸及压应力较小。过高的热处理温度虽然可以细化基体表面,增加基体与金刚石涂层之间的"机械锁合"作用,但预处理过程中残留在基体表面的深坑却不利于金刚石涂层附着力的提高,在外力的作用下容易在深坑附近产生微裂纹。实验结果显示,在氩气气氛中,900℃时热处理的硬质合金基体表面生长的金刚石涂层质量和附着力最佳。

关键词：热处理温度金刚石涂层附着力二次形核密度