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Nd-Fe-B速凝合金晶界相组成与组织结构研究

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 236-244,I0002页

作者：李彦儒李安华冯海波李卫钢铁研究总院有限公司功能材料研究院北京100081

钕铁硼烧结磁体中的晶界相组成、微结构及化学成分对其矫顽力有重要的影响,为了阐明钕铁硼烧结磁体中晶界相组成和微观组织结构的演变机制,有必要对其先驱体材料Nd-Fe-B速凝合金片中晶界富Nd相的相组成和微结构特点进行研究。采用速凝... 详细信息

钕铁硼烧结磁体中的晶界相组成、微结构及化学成分对其矫顽力有重要的影响,为了阐明钕铁硼烧结磁体中晶界相组成和微观组织结构的演变机制,有必要对其先驱体材料Nd-Fe-B速凝合金片中晶界富Nd相的相组成和微结构特点进行研究。采用速凝工艺制备Nd-Fe-B速凝合金片,重点对速凝合金的晶界区域进行TEM研究。研究发现:在富Nd三角晶界存在两种衬度明显不同的区域,衬度均匀一致的区域为非晶微晶相,在衬度明暗对比的区域发现有双六方结构的Nd相(dhcp-Nd)、低熔点共晶相"Nd+Nd_(2)Fe_(14)B"和和少量非晶微晶相存在。晶界线扫描结果表明,晶界区域的Nd:Fe原子比并非恒定值,晶界非晶微晶区的Fe含量较高,其Fe含量平均值大于60%(原子分数);而晶界晶化区的成分波动较大,这可能是因为该区域是dhcp-Nd相、"Nd+Nd_(2)Fe_(14)B"共晶相以及少量非晶微晶相的混合物。在钕铁硼合金的晶界处普遍存在非晶相,是因为Nd-Fe-B合金体系属于深共晶体系,合金熔液在冷却过程中提早凝固,无序状态亚稳到室温造成的。

关键词： Nd-Fe-B速凝合金晶界相组成组织结构

纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体微观光谱特征及氧化还原性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1883-1888页

作者：孙世龙张国芳束俊郭瑞华李一鸣刘卓承许剑轶葛启录内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料所北京100081

采用水热法合成Fe^(3+)、Al^(3+)、Co^(2+)及La^(3+)共掺杂纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)(x=0.00~0.05)固溶体,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)以及与H2的程序升温还原反应(TPR)等方法对固溶体的微观结构、形貌、光谱特征和氧化还原活性进行系统表征及分析。XRD结果表明,Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体均呈CeO_(2)立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.04时,在36.6°处出现了微弱的Co_(3)O_(4)杂相,可以确定掺杂离子在CeO_(2)晶格中的固溶度x研究证明,四种离子共掺杂CeO_(2)能够有效修饰微观晶体结构,在较低掺杂浓度下即可显著改善样品的催化活性。

关键词：纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体共掺杂氧空位氧化还原活性

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非晶电机定子铁芯的制备工艺及最新研究进展

功能材料 2024年第4期55卷 4080-4093页

作者：施飞罗剑安静赵晨阳牟星徐立红郭世海钢铁研究总院有限公司功能材料研究院北京100081

非晶合金凭借优异的综合软磁性能,尤其是在高频下有着极低的损耗而在高速电机领域备受关注。概述了非晶电机的优势和类型,综述了非晶定子铁芯的关键制备工艺,对比了径向叠压和轴向卷绕铁芯、模块拼接和整体成型铁芯以及有槽和无槽铁芯... 详细信息

非晶合金凭借优异的综合软磁性能,尤其是在高频下有着极低的损耗而在高速电机领域备受关注。概述了非晶电机的优势和类型,综述了非晶定子铁芯的关键制备工艺,对比了径向叠压和轴向卷绕铁芯、模块拼接和整体成型铁芯以及有槽和无槽铁芯的各自优缺点。从退火处理、浸胶固化以及加工成型方式的角度总结了上述制备工艺对非晶带材和铁芯的性能影响。最后,结合非晶电机的最新研究进展,分析了当前非晶合金应用于电机定子铁芯存在的问题,并对未来非晶电机定子铁芯加工方法的发展进行了展望。

关键词：非晶合金非晶电机定子铁芯损耗制备工艺

磷化工艺对FeSiCr软磁复合材料磁性能的影响

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粉末冶金工业 2024年第2期34卷 86-90,96页

作者：何正烨罗剑安静徐立红牟星郭世海钢铁研究总院有限公司功能材料研究院北京100081

采用锌锰磷化液对FeSiCr合金粉末进行表面改性处理,通过振动样品磁强计、阻抗分析仪和软磁材料交流测试装置分析锌锰磷化液浓度对FeSiCr磁粉饱和磁化强度、FeSiCr磁粉芯有效磁导率和功率损耗的影响。结果表明,随着锌锰磷化液浓度的增加... 详细信息

采用锌锰磷化液对FeSiCr合金粉末进行表面改性处理,通过振动样品磁强计、阻抗分析仪和软磁材料交流测试装置分析锌锰磷化液浓度对FeSiCr磁粉饱和磁化强度、FeSiCr磁粉芯有效磁导率和功率损耗的影响。结果表明,随着锌锰磷化液浓度的增加,样品的饱和磁化强度逐渐减小,功率损耗先减小后增大。当锌锰磷化液浓度为25%时,有效磁导率为39.5,功率损耗仅为103.6 W·kg^(-1)(100 kHz,50 mT)。

关键词： FeSiCr磁粉芯锌锰磷化液饱和磁化强度有效磁导率功率损耗

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

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焊接学报 2024年第3期45卷 120-128,I0010页

作者：曾道平郑韶先安同邦代海洋马成勇兰州交通大学兰州730070 钢铁研究总院焊接研究所北京100081

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功... 详细信息

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M23C6型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.

关键词： 440 MPa级高强钢熔敷金属针状铁素体 M-A组元低温冲击韧性

NiAl和Cu在40CrNi3MoV钢中的析出行为及其对力学性能的影响

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金属学报 2024年第2期60卷 201-210页

作者：梁恩溥徐乐王毛球时捷钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

为提高40CrNi3MoV钢的力学性能,在40CrNi3MoV钢中添加Al、Cu元素,研究了调质处理后实验用钢中的NiAl、Cu析出行为及其对力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等手段表征了NiAl和Cu析出相的成分、结构、尺寸和形貌,通过三维原子探针(3DAP)... 详细信息

为提高40CrNi3MoV钢的力学性能,在40CrNi3MoV钢中添加Al、Cu元素,研究了调质处理后实验用钢中的NiAl、Cu析出行为及其对力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等手段表征了NiAl和Cu析出相的成分、结构、尺寸和形貌,通过三维原子探针(3DAP)对析出相形成元素的分布特征进行表征,对比研究了实验用钢的力学性能。结果表明,只添加Al元素后实验用钢中形成与基体共格的B2-NiAl析出相,这些NiAl相主要在晶界处析出且尺寸较大;进一步添加Cu元素后,析出了与基体共格的bcc结构富Cu相,添加Cu后减少了大尺寸NiAl相在晶界处的析出,促进了晶内纳米级NiAl析出。实验用钢中的NiAl析出相和基体点阵错配度小,对抗拉强度提供了200 MPa强化增量;添加Cu后,均匀分布的细小富Cu相和被细化的NiAl相增加了对位错的阻碍作用,屈服强度进一步提高了200 MPa,然而大量细小高密度的NiAl和Cu析出相降低了拉伸过程中产生裂纹的临界应变,因此与只添加Al元素的实验用钢相比,抗拉强度并未提高。

关键词： 40CrNi3MoV钢 NiAl和Cu析出 3DAP 拉伸强度

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440 MPa级高强钢焊缝金属的断裂韧性

材料研究学报 2024年第2期38卷 151-160页

作者：曾道平安同邦郑韶先代海洋曹志龙马成勇钢铁研究总院焊接研究所北京100081 兰州交通大学材料科学与工程学院兰州730070

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为... 详细信息

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为-48.4℃;随着恒幅载荷(13~17 kN)的增大载荷循环次数N减小、疲劳寿命降低,且在应力强度因子范围ΔK相同的情况下疲劳裂纹扩展速率da/d N总体上随着恒幅载荷的增大而减小;焊缝金属的CTOD值δ为0.481~0.781 mm,有效特征值δ_(0.2BL)为0.5103 mm,CTOD值δ的离散系数仅为16.5%,表明焊缝金属的良好断裂韧性满足海洋工程的技术要求;阻碍裂纹扩展能力较强的针状铁素体使断裂韧性提高,而阻碍裂纹扩展能力较弱的准多边形铁素体和易诱发微裂纹的M-A组元使断裂韧性降低。

关键词：金属材料 440 MPa级高强钢焊缝金属断裂韧性显微组织

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钕铁硼粉体的表面改性技术及应用研究进展

表面技术 2024年

作者：张超黄光伟王亚娜陆通石银冬郑立允河北工程大学材料科学与工程学院稀土永磁材料与应用河北省工程研究中心钢铁研究总院功能材料研究所

钕铁硼磁体因具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积等优异磁性能被广泛应用于新能源汽车、风力发电、航空航天等领域，但由于钕铁硼磁体的温度稳定性差、易氧化腐蚀、电阻率低等缺点，限制了其应用推广。在块体钕铁硼磁体制备前对钕铁硼磁粉... 详细信息

钕铁硼磁体因具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积等优异磁性能被广泛应用于新能源汽车、风力发电、航空航天等领域，但由于钕铁硼磁体的温度稳定性差、易氧化腐蚀、电阻率低等缺点，限制了其应用推广。在块体钕铁硼磁体制备前对钕铁硼磁粉进行表面改性是解决钕铁硼磁体自身缺点的有效途径。然而，目前对钕铁硼磁粉表面改性工作的研究比较零散，缺乏系统的总结。基于此，本文对钕铁硼磁粉表面改性技术及其研究进展进行全面梳理。首先介绍了烧结钕铁硼磁体、粘结钕铁硼磁体、热压/热变形钕铁硼磁体的制备流程以及不同类型钕铁硼磁粉的制备方法，归纳了沉积包覆处理、酸洗活化钝化处理、硅烷偶联剂处理表面改性的机理。其次，重点阐述了沉积包覆处理、酸洗活化钝化处理、硅烷偶联剂处理表面改性技术对钕铁硼磁体磁性能、抗氧化性、抗腐蚀性以及电阻率等的影响，探讨了不同表面改性技术与不同类型钕铁硼磁体性能优化之间的关联。最后，对钕铁硼磁粉表面改性技术进行了总结和展望，提出钕铁硼磁粉表面改性工作未来的发展方向。

关键词：钕铁硼磁粉表面改性技术沉积包覆处理酸洗活化处理硅烷偶联剂处理

新型高温合金21Cr-32Fe-41Ni高温长期时效组织演变研究

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1051-1057页

作者：李天宇王立民钢铁研究总院特殊钢研究院北京100081

铁镍基合金长期服役于较高温度下,因此高温下的组织稳定性是合金的重要指标之一。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针(EPMA)、化学相分析等手段对750℃不同时效时间下新型铁镍基高温合金21Cr-32Fe-41Ni组织与性能... 详细信息

铁镍基合金长期服役于较高温度下,因此高温下的组织稳定性是合金的重要指标之一。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针(EPMA)、化学相分析等手段对750℃不同时效时间下新型铁镍基高温合金21Cr-32Fe-41Ni组织与性能演变规律进行研究。结果表明,长期时效后合金中析出相主要有γ′相、σ相、α-Cr相以及MC相。在时效500 h内,基体中弥散分布的球形γ′相的质量分数和尺寸快速增加。时效时间从500 h增加至2000 h,γ′相的质量分数和尺寸增加速率逐渐降低。在长期时效过程中,σ相沿晶呈块状或条状分布,并与α-Cr相同时在晶内以针状或条状析出。随时效时间增加,σ相和α-Cr相数量增加,逐渐粗化。沿晶不连续分布的σ相逐渐相连,存在向网状分布发展的趋势。随时效时间增加至2000 h,合金强度先升高后降低,在时效500 h后达到峰值,硬度保持增加趋势。

关键词：铁镍基合金长期时效 γ′相 σ相 α-Cr相