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Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性研究

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稀有金属 2024年第1期48卷 11-16页

作者：林笑罗阳王子龙于敦波肖伟杨伦伟有研稀土新材料股份有限公司北京100088 有研工程技术研究院有限公司材料计算中心北京100088

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)结构稳定性影响。由计算结果可得,相对于Fe-3g,Fe-6l晶位,Nb元素取代Fe-2e晶位时晶胞具有最低的结合能与形成能,说明Nb进入晶胞结构时优先占据Fe-2e晶位,并且此时结构最稳定;当温度大于870℃时,Nb元素在Fe-2e晶位的占位概率开始下降,Fe-61,Fe-3g晶位的概率开始升高。同时X射线衍射(XRD)图谱表明在850℃左右,TbCu_(7)型SmFe开始向2∶17型SmFe转变,这说明计算结果和实验结果可以很好地吻合起来,由此证明Nb元素占据Fe-2e晶位对结构有很好的稳定作用;随着Nb含量的增加,晶胞发生膨胀,晶胞参数c/a比值开始增大,从另一方面也说明Nb元素的添加可以有效地稳定TbCu_(7)结构。

关键词：钐铁氮第一性原理亚稳相稳定性

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2023年中国稀土研究综合评述

中国稀土学报 2024年第3期42卷 381-418页

作者：严纯华黄小卫兰州大学化学化工学院稀有同位素前沿科学中心甘肃省有色金属化学与资源利用重点实验室甘肃兰州730000 北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室北京100871 中国有研科技集团有限公司稀土国家工程研究中心有研稀土新材料股份有限公司北京100088

稀土新材料作为现代工业和高新技术产业发展的关键基础材料,在未来的产业发展中将面临新的机遇和挑战。本文主要以中国2023年稀土领域研究发展状况为对象,总结归纳了近年来中国稀土光功能材料、催化材料、生物医用材料等10个稀土材料领... 详细信息

稀土新材料作为现代工业和高新技术产业发展的关键基础材料,在未来的产业发展中将面临新的机遇和挑战。本文主要以中国2023年稀土领域研究发展状况为对象,总结归纳了近年来中国稀土光功能材料、催化材料、生物医用材料等10个稀土材料领域以及中国在稀土提取和分离方面取得的研究成果及进展,并对未来发展趋势进行了研判和展望。

关键词：稀土新材料提取分离

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氟碳铈矿冶炼分离技术现状及发展趋势

有色金属（冶炼部分） 2024年第11期 41-50页

作者：王猛李博郝海青赵龙胜赵岩岩夏超冯宗玉邢振兴黄小卫有研稀土新材料股份有限公司稀土国家工程研究中心北京100088 雄安稀土功能材料创新中心有限公司河北雄安071700 有研工程技术研究院有限公司北京100088

氟碳铈矿属氟碳酸盐类型稀土矿,常伴生有钡、锶、钙、铁、钍等元素,作为世界上工业应用最主要的稀土矿产资源之一,其冶炼分离技术的发展对稀土工业化进程具有重要影响。首先介绍了氟碳铈矿冶炼分离产业的发展现状,重点分析工业上冶炼氟... 详细信息

氟碳铈矿属氟碳酸盐类型稀土矿,常伴生有钡、锶、钙、铁、钍等元素,作为世界上工业应用最主要的稀土矿产资源之一,其冶炼分离技术的发展对稀土工业化进程具有重要影响。首先介绍了氟碳铈矿冶炼分离产业的发展现状,重点分析工业上冶炼氟碳铈稀土精矿普遍采用的氧化焙烧—盐酸浸出—碱转优溶主流工艺特点和存在的问题,进一步介绍了低温氧化焙烧—盐酸配位浸出、盐酸—硫酸联合法等氟碳铈矿冶炼分离新工艺研究进展及技术特点。最后,针对现阶段氟碳铈矿冶炼分离工艺的发展现状,从技术绿色化提升、生产数智化转型等方面提出了发展建议。

关键词：氟碳铈矿冶炼分离绿色化提升发展趋势

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硅片近边缘形态的研究进展

稀有金属 2024年第2期48卷 254-261页

作者：摆易寒周旗钢宁永铎王新张果虎有研科技集团有限公司集成电路关键材料国家工程研究中心北京100088 有研半导体硅材料股份公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088 山东省硅单晶半导体材料与技术重点实验室山东德州253000

关于硅片近边缘形态已有的研究主要集中在评价方法、工艺改进以及加工装置上。国际半导体产业协会(SEMI)标准量化评价硅片近边缘形态,约定了有关硅片近边缘卷曲度(ROA)、近边缘曲率、近边缘局部平整度、近边缘不完整区域局部平整度的评... 详细信息

关于硅片近边缘形态已有的研究主要集中在评价方法、工艺改进以及加工装置上。国际半导体产业协会(SEMI)标准量化评价硅片近边缘形态,约定了有关硅片近边缘卷曲度(ROA)、近边缘曲率、近边缘局部平整度、近边缘不完整区域局部平整度的评价方法,可以依据不同的应用场景选择适合的评价方法来判断近边缘形态。对于硅片近边缘形态的测量手段,可以分为近边缘卷曲(ERO)和近边缘微粗糙度两个方面。探究了抛光工艺和抛光前道制程对硅片近边缘形态的影响:抛光工艺会影响硅片近边缘局部平整度和硅片ROA,通过控制抛光压力、抛光时间和转速等工艺参数以及抛光垫和抛光浆料等工艺耗材可以改善硅片近边缘局部平整度;对于300 mm硅片,通过对抛光垫的改良和创新,设计出双层抛光垫以及3层抛光垫,可以缓解硅片近边缘塌陷。对于200 mm硅片,通过匹配腐蚀工艺和双面研磨工艺有益于改进局部平整度。近边缘形态相关专利主要通过改进工艺流程、引入单面磨削、改变硅片形状来改善硅片近边缘形态。

关键词：近边缘卷曲(ERO) 近边缘曲率近边缘局部平整度键合

超高温热障涂层材料GdZrO陶瓷Yb-Zr共掺杂研究

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中国稀土学报 2024年

作者：王星奇刘宇阳彭程白雪张欣楠王星明中国有研科技集团有限公司高品质有色金属绿色特种冶金国家工程研究中心有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京有色金属研究总院战略性有色金属绿色制造技术北京市工程研究中心

针对新型超高温热障涂层材料(Gd0.9Yb0.1)2Zr2O7热物理性能需要进一步提升的需求，本文采用Yb-Zr共掺杂优化材料成分，利用热压制备了组成为(Gd0.9-0.065xYb0.1-0.025x)2Zr2+0.18xO7＋0.09x（x=0，1，2，3，4）的陶瓷样品。通过X射线衍... 详细信息

针对新型超高温热障涂层材料(Gd0.9Yb0.1)2Zr2O7热物理性能需要进一步提升的需求，本文采用Yb-Zr共掺杂优化材料成分，利用热压制备了组成为(Gd0.9-0.065xYb0.1-0.025x)2Zr2+0.18xO7＋0.09x（x=0，1，2，3，4）的陶瓷样品。通过X射线衍射仪、扫描电镜、超声波反射法、激光导热仪、热膨胀仪等方法研究了Yb-Zr共掺杂对Gd2Zr2O7基陶瓷热物理性能的影响，结果表明：（1）Yb-Zr共掺杂不会影响Gd2Zr2O7基陶瓷的物相结构，材料体系仍然为单一的萤石相结构，随着x的增加，晶胞参数减小，材料体系的抗烧结性能提高，杨氏模量从205GPa降低至105GPa；（2）x=2时陶瓷在30-1500℃温度段的平均线膨胀系数最大数值10.4×10-6K-1；（3）x=3时陶瓷在1100K下具有最低的热导率1.06 W/（m·K），与x=0，1相比，下降了约20%。

关键词：热障涂层陶瓷层材料 Gd Zr O Yb-Zr共掺杂热物理性能

GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 159-168页

作者：盖永超张瑞周子荐吕少敏崔传勇曲敬龙中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心辽宁沈阳110016 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,... 详细信息

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括(γ-γ′)共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160~1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,(γ-γ′)共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。

关键词：变形高温合金凝固偏析有害相均匀化

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Fe基非晶/氮化物双层结构制备与表征

稀有金属 2019年第1期43卷 108-112页

作者：刘占伟罗阳于敦波李扩社袁超谢佳君北京有色金属研究总院稀土国家工程中心有研稀土新材料股份有限责任公司北京100088

以Fe-Si-B为代表的非晶合金薄带具有高磁导率、低矫顽力及低铁损等优异软磁性能,特别适用于作为变压器和传感器的关键材料。然而,其低的饱和磁矩限制了其作为软磁合金性能的进一步提高。铁氮化合物具有高的饱和磁矩,通过在非晶合金基体... 详细信息

以Fe-Si-B为代表的非晶合金薄带具有高磁导率、低矫顽力及低铁损等优异软磁性能,特别适用于作为变压器和传感器的关键材料。然而,其低的饱和磁矩限制了其作为软磁合金性能的进一步提高。铁氮化合物具有高的饱和磁矩,通过在非晶合金基体引入铁氮化合物,能够提高Fe-Si-B合金的饱和磁矩。采用高能离子注入的方式,在Fe-Si-B非晶薄带表面实现了非平衡渗氮,在保持非晶基体的情况下,制备出具有不同氮含量的铁基非晶/氮化物双层结构的非晶薄带,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、俄歇电子能谱仪(AES)和振动样品磁强计(VSM),研究了注入剂量对Fe基非晶带材结构和磁性能的影响。实验结果表明,通过调整离子注入剂量,可以制备出Fe基非晶/氮化物双层结构,并提高样品的饱和磁矩。随着注入剂量的增加,合金先是从完全非晶相转变为非晶/晶体复合相,最终转变为完全晶态;注入剂量为1×10^(16) ions·cm^(-2)的样品饱和磁矩最大,达1.70 T,比未注入样品提高18.1%。

关键词：铁基非晶离子注入双层结构软磁性能

超音速微粒轰击诱导表面纳米化对300M钢腐蚀疲劳行为的影响

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金属学报 2024年第5期60卷 627-638页

作者：熊毅栾泽伟马云飞厉勇查小琴河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 河南科技大学有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心洛阳471023 中航光电科技股份有限公司洛阳471003 钢铁研究总院特殊钢研究所北京100081 中国船舶重工集团第725研究所洛阳471000

300M钢因其具有超高强度和优异塑韧性,常作为起落架的首选材料。但其在“高温、高湿、高盐”的海洋服役环境下易发生腐蚀疲劳失效,而表面强化可以有效提高其抗腐蚀疲劳性能。本工作采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对300M超高强度钢进行表... 详细信息

300M钢因其具有超高强度和优异塑韧性,常作为起落架的首选材料。但其在“高温、高湿、高盐”的海洋服役环境下易发生腐蚀疲劳失效,而表面强化可以有效提高其抗腐蚀疲劳性能。本工作采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对300M超高强度钢进行表面纳米化处理,系统研究了SFPB对300M钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳行为的影响规律,并对300M钢腐蚀疲劳后的表面形貌、微观组织演变和残余应力松弛进行表征。结果表明,300M钢经SFPB后表层晶粒细化至纳米级,形成梯度纳米结构的同时还存在着高幅值残余压应力。在相同的加载应力水平下,SFPB有效提高了300M钢的腐蚀疲劳寿命。腐蚀疲劳后300M钢表层晶粒尺寸仍处于纳米量级,加载应力水平的增加使次表层位错密度显著增加的同时形变孪晶数量增多。在腐蚀疲劳过程中,300M钢表层由于SFPB诱导产生的残余压应力发生不同程度的松弛现象,残余应力松弛程度随着加载应力水平的增加而明显增加。

关键词：超音速微粒轰击 300M钢表面纳米化腐蚀疲劳微观组织残余应力松弛

掺杂V的SmFe合金结构转变规律及磁性能的研究

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稀有金属 2013年第4期37卷 538-542页

作者：毛永军李红卫罗阳靳金玲李扩社于敦波北京有色金属研究总院稀土材料国家工程中心有研稀土新材料股份有限公司北京100088

通过感应熔炼制备了不同V掺杂量的铸态SmFe9-xVx(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0)合金,经过850℃,5 h均匀化退火处理,采用XRD,VSM等方法分析了SmFeV合金的结构和性能,进而研究V掺杂对SmFe合金的结构和性能的影响规律。结果表明:随V掺杂量增加,... 详细信息

通过感应熔炼制备了不同V掺杂量的铸态SmFe9-xVx(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0)合金,经过850℃,5 h均匀化退火处理,采用XRD,VSM等方法分析了SmFeV合金的结构和性能,进而研究V掺杂对SmFe合金的结构和性能的影响规律。结果表明:随V掺杂量增加,SmFe合金的相结构发生显著变化,x≦0.4时,SmFeV合金以Th2Zn17型结构存在,x=0.8时,Th2Zn17结构开始转变为ThMn12型结构,但仍有Th2Zn17相存在,当x=1.2时,Th2Zn17相完全消失,转化为ThMn12结构相,随V含量进一步增加,达到x=1.6时,ThMn12结构又开始转变为3∶29型结构,当x=2.0时,ThMn12结构相完全消失,转变为3∶29结构相;V掺杂影响SmFe合金结构变化的同时,对SmFe合金的居里温度也有显著影响:当V掺杂量x=0.4时,Th2Zn17结构相的居里温度大幅度提高,从400 K上升到470 K;随V掺杂量进一步增加,居里温度呈现先升高后下降趋势,在x=1.2时获得最高居里温度,即Tc=590 K,x=2.0时,居里温度下降到最低值,即Tc=480 K;另外,矫顽力随V掺杂量增加也呈现先升高后下降趋势,在x=1.2时获得最高矫顽力,即iHc=207 kA.m-1,同时其剩磁及剩磁比分别为Mr=210 kA.m-1,Mr/M∞=0.5。

关键词： SmFe合金 V掺杂相结构转变