文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 纳米晶Cu-Al合金材料的制备及结构、性能分析

纳米晶Cu-Al合金材料的制备及结构、性能分析

纳米晶Cu-Al合金材料的制备及结构、性能分析
纳米晶Cu-Al合金材料的制备及结构、性能分析

非晶合金、纳米晶薄带项目

非晶合金、纳米晶薄带项目可行性研究报告

第一章项目概况 第一节基本情况 一、项目名称:非晶合金、纳米晶薄带生产 二、承办单位:****有限公司 三、企业性质:有限责任公司 四、企业法人:***** 五、项目建设地点:******* 第二节项目产品描述 非晶合金薄带是70年代问世的一种新型软磁材料,它采用先进的速凝固技术,把熔化的钢液以1×106℃/S的冷却速度直接冷却成厚度仅为20um—40um的金属薄带,与传统金属带材生产工艺相比,节省了五~六道工序。生产过程节能,无污染排放。由于采取了超急冷却技术,带材中原子排列组合上具有短程有序,长程无序特点的非晶合金组织。该合金具有许多独特性能特点:如优异的磁性,耐蚀性,耐磨性,高硬度,高电阻率等,被人们称为二十一世纪最新的绿色环保软磁材料。 该材料的应用范围广阔,可替代传统的硅钢,铁氧体和坡莫合金等软磁材料,用该材料作为铁芯主要用材并制造的非晶合金配电变压器,与用硅钢片作为铁芯的配电变压器比对,具有很好的节能效果。其比对效果见下表:

由上表可见,平均空载损耗降低70%~80%,其节能效果显著. 第三节项目背景 目前,全球只有日立金属大规模生产非晶合金带材。日立金属的非晶合金带材的产能,于07年扩张至5.2万吨后,理论上,也只能生产出3058万kV A非晶合金变压器,以上产量与我国目前每年约2.4亿kV A配电变压器的需求量相距甚远。而我国的非晶合金带材主要依赖于进口,因此,非晶合金带材的供给,成为我国大规模推广应用非晶合金变压器的最大障碍。 我国非晶合金变压器的研制工作始于“七五”,掌握非晶合金变压器生产技术的企业较多。国家80年代科技攻关课题中,将“非晶合金铁芯配电变压器研制”作为重点课题。1986年5月,上海钢铁研究所与宁波变压器厂合作,用该所研制的非晶合金带材试制出国内第一台单相3kV A非晶合金变压器。目前,除上海置信电气以外,我国其它知名变压器生产企业,如顺特电气、江苏华鹏、特变电工、杭州钱江电器集团、天威保变、西变等厂家均掌握了非晶合金变压器的生产技术。但是,由于非晶合金带材的供应依赖于进口,加之受到带材出口国的制约和价格上涨的因素影响,实际上以上厂家的非晶合金变压器均未大规模生产。铁芯及变压器的生产技术并不是制约我国推广非晶合金变压器的关键性因素,如原材料供应问题得到缓和,变压器生产厂家要扩大非晶合金变压器产能易如反掌,只有非晶合金带材生产的国产化才能促成非晶合金变压器规模化生产的飞跃。目前,日立金属

铁基非晶及纳米晶合金纤维的研制

*电子科技大学青年科技基金重点项目 铁基非晶及纳米晶合金纤维的研制 * 李 强,梁迪飞,鄢 波,邓龙江 (电子科技大学微电子与固体电子学院,成都610054) 摘要 通过自主开发的熔融快淬炉制备出了铁基非晶合金纤维,研究了制备工艺参数对纤维几何尺寸、微观形貌的影响,结果表明:转轮线速度、线圈功率(熔体温度)及气氛等对其微观形貌和几何尺寸的影响较大,通过调整优化 工艺参数可稳定地制备直径为10~40μm 可调的非晶磁性纤维。通过适当热处理可得到双相纳米晶磁性合金纤维。 关键词 铁基非晶合金 非晶合金纤维 熔融快淬 The Fabrication of Fe -base Amorphous and Nanocrystalline Alloy Microwires LI Qiang ,LIANG Difei ,YAN Bo ,DENG Long jiang (Scho ol of M ic roelect ronic and Solid -state Electro nics ,U ES T C ,Chengdu 610054) A bstract T he microw ires o f Fe -base amo rphous alloy hav e been fabrica ted with the equipment deve loped by us.T he rela tionships between the fabrica tion pr ocess and micr owire dimensions ,mor pho log y have also been inv estiga -ted.A s a re sult ,the main facto r s im pact the micro wire dimensions ,mor pho log y are the w heel velocity ,pow er of the lo op (temperature o f the melting )and ambience.T he diameter s o f the micro wires could be within 10~40μm.By sub -sequent annealing ,nanocry stralline micr owire s can be obtained. Key words F e -ba se amo rpho us alloy ,amo rphous a llo y microw ir es ,melt quench   0 前言 自1988年Yoshizawa 等[1,2]首次报道具有优异软磁性能的 Finemet 型F e 基合金以来,对非晶及纳米晶合金材料的研究和应用越来越广,但多为对粉体和薄带的研究,而对于非晶及纳米晶合金纤维的制备和特性的研究,特别是国内在这方面的研究则相对更少。 近几年国内外所研究的非晶合金纤维一般多采用玻璃包覆熔纺法制备[3],它是根据液态玻璃粘度高易于制成纤维的原理,把金属棒插入玻璃管中作原料,在其下端设置一个高频感应线圈,原料通过感应线圈被逐渐加热熔化,熔化了的玻璃包覆着液态金属经急速冷却后制得圆而长的细丝。金属纤维的直径为1~100μm ,表面约有500~2000nm 厚的微细多晶层。由于玻璃的导热性较差,所以不管用何种冷却介质都会影响熔融合金的冷却速度,故此法只适用于临界冷却速率较低的非晶合金纤维的制备。 另外一种方法是熔融快淬法[4,5],其基本原理是:熔融态合金液面接触到高速旋转的尖锐的高导热轮缘,快速固化形成完全非晶的合金纤维,通过剥离装置使之脱离轮缘。由于此法大大提高了冷却速率,所以可快淬具有较高熔点的材料,如铁基材料等,而且所制备的非晶纤维具有很好的表面光洁度和粗细均匀度。本文即采用此方法制备非晶纤维样品。 1 实验 1.1 试验方法及样品制备 使用的试验设备如图1所示。在可密闭的箱体中,利用高频感应线圈将耐热石英玻璃管中成分为F eCuN bSiB 的合金块材熔化。熔化后的合金由于表面张力的原因而呈馒头状凸起,利用进料装置使石英管内熔融合金液体在石英棒塞的挤压下平稳缓慢上升,使其液面与高速旋转的通有冷却水的铜轮的辊面接触,接触后液态金属即被快淬甩出。设置适当的进料速度、高频感应线圈功率(即熔融合金的温度)及铜轮线速度即可制备出粗细均匀、直径可控制在10~40μm 范围内的铁基非晶合金磁性纤维。 图1 试验设备简图 由于冷却的铜轮侧周为呈一定角度的尖锐轮缘(如图2所示),熔融合金因其表面附着力而立即被旋转的铜轮辊面尖角抽出,经铜轮以105~106℃/s 快淬后即呈纤维状,并在离心力和

超细晶硬质合金的制备

第35卷第4期稀有金属与硬质合金V01.35№.42OO7年12月RareMetalsandCementedCarbidesDec.20O7 ?试验与研究? 超细晶硬质合金的制备 谢海根1’2,易丹青1,黄道远1,李荐1,刘刚2,刘瑞1 (1.中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083; 2.崇义章源钨制品有限公司,江西崇义341300) 摘要:以纳米wC粉末与超细钴粉为原料,采用行星球磨混料一压制成形一氢气脱胶一真空烧结工艺制备了Wc一10Co超细晶硬质合金。研究表明,采用行星球磨混料获得的混合料分散均匀,颗粒细小且成形性好。采用该混合料在1360℃下真空烧结制备的超细硬质合金其平均晶粒尺寸约o.34"m,抗弯强度3100MPa,硬度HV60为1900,断裂韧性lo.3MPa?m“2 关键词:纳米;超细晶;硬质合金;wC粉;钴粉 中图分类号:TF125.3文献标识码:A文章编号:1004一0536(2007)04一oOl4一04 PreparationofUltra—fineGrainedHardMetals XIEHai—genl”,YIDan—qin91,HUANGDao—yuanl,LIJianl,LIUGan2,LIURuil(1.SchoolofMaterialScienceandTechnology,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China; 2.ChongyiZhangyuanTungstenCo.,Ltd,Chongyi341300,China) Abstract:SuperfinecrystallineWC一1OCohardmetalispreparedfromnano—meterWCandsuperfineCopowderbytheprocessofplanetballmilling—pressing—hydrogendegummingandvacuumsintering.Thetestresultsshowthattheuseofplanetm订lingresultedinevenlydistributedfine—grainedmixturewithgoodcompactability.ThesuperfinehardmetalpreparedbyvacuumsinteringhasparticlesizeaboutO.34“m,bendingstrength3100MPa,hardness1900kg/mm2,fracturetoughness10.3MPa?m1/2. Keywords:nanometer;superfinegrain;hardmetal;tungstencarbide;Copowder 前言 硬质合金具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等一系列优异性能,在切削加工、凿岩采矿、成型模具、耐磨零件等方面得到了越来越广泛的应用。 硬质合金合金自问世以来,其强度和硬度之间就一直是一对“不可调和的矛盾”。制造业的飞速发展,对硬质合金刀具材料提出了越来越高的要求,在要求高强度的同时还要求高硬度,即所谓的“双高合金”。研究表明,当WC的晶粒尺寸减小到亚微米以下时,硬质合金材料的硬度和耐磨性、强度和韧性均获得了提高。因此,超细WC—Co硬质合金开发及应用,成为超硬工具领域竞相研究的热点阻5|。 2试验内容与方法 2.1试验过程 本研究采用崇义章源钨制品有限公司生产的纳米钨粉,在常规碳化设备中进行低温通氢碳化制备纳米WC粉末,再与超细钴粉混合,经压制、脱胶、真空烧结等工艺制备超细晶WC一10Co硬质合金。2.2粉末样品的分析检测 采用日本理学D/max2550VB+X射线衍射仪对粉末样品进行物相和晶粒度分析,通过式口一忌A/(Dcos口) 收稿日期:2007一05—21 作者简介:谢海根(1968一),男,高级工程师,在读硕士研究生,从事超细硬质合金的研究工作。

非晶纳米晶软磁材料

非晶/纳米晶软磁材料 一.应用领域 非晶态软磁合金材料为20世纪70年代问世的一种新型材料,因具有铁芯损 耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点,引起了人们 的极大重视,被誉为21世纪新型绿色节能材料。其技术特点为:采用超急冷凝 固技术使合金钢液到薄带材料一次成型;采用纳米技术,制成介于巨观和微观之 间的纳米态(10-20nm)软磁物质。非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其 特殊的组织结构,非晶合金中没有晶粒和晶界,易于磁化;纳米晶合金的晶粒尺 寸小于磁交换作用长度,导致平均磁晶各向异性很小,并且通过调整成分,可以 使其磁致伸缩趋近于零。【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要 应用领域。 材料铁基非晶铁镍基非晶钴基非晶铁基纳米晶饱和磁感(T) 1.56 0.77 0.6-0.8 1.25 矫顽力(A/m) <4 <2 <2 <2 Br/Bs -- -- >0.96 0.94 最大磁导率45×104>200,000 >200,000 >200,000 铁损(W/kg) P50Hz,1.3T <0.2 P20KHz,0.5T<90 P20KHz,0.5T<30 P20KHz,0.5T<30 磁致伸缩系数27×10-615×10-6<1×10-6<2×10-6居礼温度(℃) 415 360 >300 560 电阻率(mW-cm) 130 130 130 80 应用领域 配电变压器 中频变压器 功率因子校正器 磁屏蔽 防盗标签 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 互感器

纳米晶带材简介

铁基纳米晶合金 一、简介: 铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,这种非晶态材料经热处理后可获得直径为的,弥散分布在非晶态的基体上,被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。微晶直径10-20 nm, 适用频率范围50Hz-100kHz. 二、背景介绍: 1988年日本的Yoshizawa等人首先发现,在Fe-S-iB非晶合金的基体中加入少量Cu和 M(M=Nb,Ta,Mo,W等),经适当的温度晶化退火以后,可获得一种性能优异的具有bcc结构的超细晶粒(D约10nm)软磁合金。这时材料磁性能不仅不恶化,反而非常优良,这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。其典型成份为 Fe7315Cu1Nb3Si1315B9,牌号为Finemet。其后,Suzuki等人又开发出了Fe-M- B(M=Zr,Hf,Ta)系,即Nanoperm系。到目前为止,已经开发了许多纳米晶软磁材料,包括:Fe基、Co基、Ni基[2]。由于Co基和Ni基不易于形成K、Ks同时为零的非晶态或晶态合金,如果没有特殊情况,实用价值不大。 三、铁基纳米晶软磁合金的制备方法 纳米晶软磁合金的制备一般采用非晶晶化法。它是在用快淬法、雾化法、溅射法等制得非晶合金的基础上,对非晶合金在一定的条件下(等温、真空、横向或纵向磁场等)进行退火,得到含有一定颗粒大小和体积分数的纳米晶相。近年来,也有一些研究者采用高能球磨法制备纳米晶软磁合金。 四、纳米晶软磁合金的结构与性能 纳米晶软磁合金的典型成份为Fe7315Cu1Nb3Si1315B9。随着研究的不断进行,合金化元素几乎遍及整个元素周期表。从合金的化学成份在合金中的作用看,可以分为4类: (1). 铁磁性元素:Fe、Co、Ni。由于Fe基合金具有高Bs的优势,且纳米晶合金可以实现K和Ks同时为零,因而使L值很高、损耗很低,价格便宜,成为当今研究开发的中心课题。 (2). 非晶形成元素:主要有Si、B、P、C等。对于纳米晶软磁合金带材,一般都是先形成非晶带,然后通过退火使材料出现纳米晶,因而非晶化元素是基本元素。特别是B对形成非晶有利,成为几乎所有纳米晶软磁合金的构成元素,含量在5at%~15at%之间。Si也是

纳米晶硬质合金棒材.doc

关于全面应用社保卡就医有关问题的通知 各区县、高新区、文昌湖区人力资源和社会保障局,各有关单位:我局2015年5月12日下发了《关于全面使用社保卡就医购药有关事项的通知》(淄人社字[2015]141号),自2015年7月1日起,参保人就医购药全面使用中华人民共和国社会保障卡(以下简称“社保卡”),原门诊、住院提供的就医无卡结算功能将停止运行,未使用社保卡就医购药的,医疗保险基金不予结算。为做好这项工作的推广落实,现就相关问题通知如下: 一、社保卡领取 (一)领卡环节 领卡地点:办卡网点即领卡网点。 领卡材料:个人领卡的须持领卡通知单、身份证;单位领卡须持领卡通知单及申领人员名单。 领卡日期:以领卡通知单领卡日期为准。 特殊情况:学校批量办卡的,应联系所选银行落实领卡。 (二)常见问题处理 1、领卡通知单丢失 个人丢失的,社保卡服务网点留存领卡人有效身份证件复印件;单位丢失的,由单位出具介绍信说明情况(包含办理人

姓名、身份证号码、领取人姓名、身份证号码,需领取卡数量等)。 2、代领手续 代领人应同时携带经办人、代领人有效身份证件。 3、单位办卡领取 通过单位、学校、社区批量办理的,必须由单位、学校、社区统一领取后发放给参保人。 4、领卡网点查询 可以登陆淄博市人力资源和社会保障网或者拨打12333查询领卡网点。 二、村居卫生室联网及社保卡读卡器 我市于2013年12月13日下发了《关于加快推进村卫生室联网工作的通知》,文件对运营商线路带宽和资费,运营商联系方式、地址,社会保障卡读卡器参考选型及购买方式等进行了详细的说明,请各相关单位再次进行核实,及时购买,确保7月1日全面使用社保卡就医购药工作的顺利开展。简列社保卡读卡器参考选型及购买方式如下:

非晶和纳米晶合金的比较

铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。 1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低 但是,在同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。 2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86 3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度 1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T。铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。但是,即使重量重,对同样容量的工频变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%~80%。 4)考虑损耗,总的评估价为89% 假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%。那么,要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样,则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的1?8倍。因此,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格,是硅钢工频变压器的130%~150%,并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提 出两种比较的方法,一种是在同样损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格,进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行补偿。每瓦空载损耗折合成5~11美元,相当于人民币42~92元。每瓦负载损耗折合成0.7~1.0美元,相当于人民币6~8.3元。例如一个50Hz,5kVA单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折合成人民币360元;负载损耗110W,折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA铁基非晶合金工 频变压器为硅钢工频变压器的147%。如果考虑损耗,总的评估价为89%。 5)铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强 现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。在这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%,硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器),铁基非晶合金损耗增加到160%,硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。 6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大 是硅钢的3~5倍。因此,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%,要大3~5dB。

铁基纳米晶合金

铁基纳米晶合金 为了得到对共模干扰最佳的抑制效果,共模电感铁芯必须具有高导磁率、优良的频率特性等。从前绝大多数采用铁氧体作为共模电感的铁芯材料,它具有极佳的频率特性和低成本的优势。但是,铁氧体也具有一些无法克服的弱点,例如温度特性差、饱和磁感低等,在应用时受到了一定限制。 近年来,铁基纳米晶合金的出现为共模电感增加了一种优良的铁芯材料。铁基纳米晶合金的制造工艺是:首先用快速凝固技术制成厚度大约20-30微米的非晶合金薄带,卷绕成铁芯后经过进一步加工形成纳米晶。与铁氧体相比,纳米晶合金具有一些独特的优势: 1.高饱和磁感应强度:铁基纳米晶合金的Bs达1.2T,是铁氧体的两倍以上。作为共模电感铁芯,一个重要的原则是铁芯不能磁化到饱和,否则电感量急剧降低。而在实际应用中,有不少场合的干扰强度较大(例如大功率变频电机),如果用普通的铁氧体作为共模电感,铁芯存在饱和的可能性,不能保证大强度干扰下的噪声抑制效果。由于纳米晶合金的高饱和磁感应强度,其抗饱和特性无疑明显优于铁氧体,使得纳米晶合金非常适用于抗大电流强干扰的场合。 2.高初始导磁率:纳米晶合金的初始导磁率可达10万,远远高于铁氧体,因此用纳米晶合金制造的共模电感在低磁场下具有大的阻抗和插入损耗,对弱干扰具有极好的抑制作用。这对于要求极小泄漏电流的抗弱干扰共模滤波器尤其适用。在某些特定场合(如医疗设备),设备通过对地电容(如人体)造成泄漏电流,容易形成共模干扰,而设备本身又对此要求极严。此时使用高导磁率的纳米晶合金制造共模电感可能是最佳选择。此外,纳米晶合金的高导磁率可以减少线圈匝数,降低寄生电容等分布参数,因而将由于分布参数引起的在插入损耗谱上的共振峰频率提高。同时,纳米晶铁芯的高导磁率使得共模电感具有更高的电感量和阻抗值,或者在同等电感量的前提下缩小铁芯的体积。 3.卓越的温度稳定性:铁基纳米晶合金的居里温度高达570oC以上。在有较大温度波动的情况下,纳米晶合金的性能变化率明显低于铁氧体,具有优良的稳定性,而且性能的变化接近于线性。一般地,纳米晶合金在-50oC----130oC的温度区间内,主要磁性能的变化率在10%以内。相比之下,铁氧体的居里温度一般在250oC以下,磁性能变化率有时达到100%以上,而且呈非线性,不易补偿。纳米晶合金的这种温度稳定性结合其特有的低损耗特性,为器件设计者提供了宽松的温度条件。而图3为不同材料的饱和磁感应强度的温度特性。

【机械要点】国内高性能硬质合金取得突破性进展

张小只智能机械工业网 张小只机械知识库国内高性能硬质合金取得突破性进展 我国的硬质合金工业已有了60多年的发展历史,已经算得上是硬质合金的大国。根据我国钨业协会硬质合金分会的统计数据,近三年(2012—2014)国内硬质合金的年产量为2.2—2.5万吨,占全球总产量的40%以上。而虽然硬质合金的生产量和消费量我国位居世界前列,但是就制造水平和技术水平而言,我国还相对落后,无法成为硬质合金强国。针对我国硬质合金工业发展所出现的瓶颈,国家开展了多个科研项目,建立了专门的硬质合金研发团队,历经了十余年的基础研究和技术开发工作,研发出超细纳米硬质合金规模化制造设备与工程应用系列新技术,并与过内硬质合金企业紧密合作开发出高附加值的硬质合金材料和制品,向着高端应用领域发展。 随着现代制造业的迅速发展和各种新型难加工材料的问世,对硬质合金工模具产品的质量和性能提出了越来越苛刻的要求。对WC基硬质合金而言,与传统的粗晶(通常指平均晶粒尺寸13微米)硬质合金相比,超细晶(平均晶粒尺寸200—500纳米)和纳米晶(平均晶粒尺寸200纳米以下)硬质合金具有高硬度、高强度以及优良的耐磨耐蚀性和断裂强度,是高效率、高精度的钻孔、切削、铣磨等高端加工技术领域不可或缺的重要材料。从上个世纪90年代后期到本世纪初,纳米硬质合金材料涌现出各种制备新方法。随后几年发展纳米结构、力学性能的精细表征与对比分析,再到近年来超细纳米硬质合金规模化制备与工业应用成为国际上高度重视、体现前沿竞争力的研发焦点,这期间经历了纳米硬质合金众多制备方法的更迭演变。常见的如溶胶-凝胶/共沉淀法、等离子体法等,它们主要还是限于实验室微量合成纳米WC粉末;放电等离子烧结、超高压固结等仅限于实验室制备形状简单且三维尺寸小的纳米多晶材料;喷雾转化法可以批量合成纳米WC类粉末;低压烧结可以实现高性能硬质合金的规模化生产。然而,喷雾转化法复杂的操作步骤、高的工艺成本、苛刻的控制精度,极大地限制了该技术在我国制备纳米WC类粉末的推广应用;在低压烧结硬质合金方

硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金

硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金 磁性材料 一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场h 作用下,必有相应的磁化强度m 或磁感应强度b,它们随磁场强度h 的变化曲线称为磁化曲线(m~h或b~h曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的,具有2个特点:磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度h 足够大时,磁化强度m达到一个确定的饱和值ms,继续增大h,ms保持不变;以及当材料的m值达到饱和后,外磁场h降低为零时,m并不恢复为零,而是沿msmr曲线变化。材料的工作状态相当于m~h曲线或b~h曲线上的某一点,该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整洁排列。 剩余磁感应强度br:是磁滞回线上的特征参数,h回到0时的b值。 矩形比:br∕bs 矫顽力hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。 磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的b与h的比值,与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗p:磁滞损耗ph及涡流损耗pe p = ph + pe = af + bf2+ c pe ∝f2 t2 / ,ρ 降低, 磁滞损耗ph的方法是降低矫顽力hc;降低涡流损耗pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为: 总功率耗散(mw)/表面积(cm2) 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。器件的电压~电流特性与磁芯的几何外形及磁化状态密切相关。设计者必须熟知材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料;合理确定磁芯的几何外形及尺寸;根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 二、软磁材料的发展及种类 1. 软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料—非晶

WC-Co纳米晶的制备

粉体工程课程设计 WC-Co纳米晶的制备 吉林大学 材料学院 420902班 组长:张少林 组员:曹甫、朱欢、陈恺、李梦欣

硬质合金中WC-Co纳米晶的制备 摘要本文综述了WC-Co纳米晶硬质合金的特点和发展历程、现状 及应用领域,重点介绍了WC-Co纳米晶的制备方法及工艺,提出了 一种新的WC-Co纳米晶粉末的制备方法,介绍了一些最新的科技成果,并对其发展前景作出了展望。 前言在所有的硬质合金中,碳化钨(WC) 占据着相当突出的地位,约 98 %以上的硬质合金中都含有WC ,其中50 %以上是纯的WC-Co合金[1]。纳米硬质合金是以纳米级的WC 粉末为基础原料,在添加适当粘 结剂和晶粒长大抑制剂的条件下,生产出的具有高硬度、高强度、高 韧性的硬质合金材料,其性能比常规硬质合金明显提高,广泛应用于精 加工难切削材料切削刀具、精密模具、电子行业微型钻头、矿山工 具、耐磨零件等领域[2]。在烧结硬质合金领域,相对于传统的粗晶 硬质合金,超细和纳米晶粒组织的硬质合金块体材料具有更高的硬 度、耐磨性、抗弯强度和韧性 [3]。近年来国内伴随着汽车工业、制 造业和建筑行业的大幅度发展,必将大量需求高性能的超细晶乃至 纳米晶硬质合金材料,因此WC-Co纳米晶的制备就成了关键。 WC-Co纳米晶的研究意义及应用 主要应用领域有如下几方面: 微切削加工:典型的产品是用于印刷电路板加工的微型钻头, 预计2005年微型钻头的需求数量达500x106,需要2O00吨超细合金。 2000年微型钻的平均晶粒度约为0.4μm,而2005年达到0.2μm,硬

度达2000HV30以上,而C样的抗弯强度性能达到5000MPa以上。可靠 的刃口抗崩刃性能和抗磨损性能是印刷电路板微型钻的技术关键, 只有WC晶粒度在0.4μm以下的合金才能有效的满足这种要求。 金属切削:在过去的10年~15年硬质合金切削工具市场得到了 较快的增长,主要是亚微米晶粒尺寸以下硬质合金切削工具的增长。金属切削工具主要包括钻铰孔刀具、端铣刀具、车削刀片。钻铰孔 刀具亚微米晶粒硬质合金用量占亚微米晶粒硬质合金总产量的50%,一般使用WC晶粒为0.8μm,Co含量为10%的硬质合金,这种牌号的 合金具有硬度,断裂韧性和磨损性能的良好结合,PVD涂层则对提高 合金的扩散磨损和氧化磨损能力以及刀尖的粘着磨损能力起了关键 作用。0.5μm合金在摩擦磨损失效形式为主时,可提高工具寿命50%,在其他失效形式下,工具寿命提高很少,或不会提高。当钻 头直径小到3mm以下时,特别是对于有内冷却孔的钻头,断裂强度成 为关键,采用0.5μm合金具有优势。端铣刀具的基体常使用WC晶粒 度大于0.8μm的硬质合金基体。最近的研究表明,对于精铣或半精 铣淬硬的模具钢,采用WC晶粒度小于0.5μm的硬质合金基体可显著 提高铣刀的寿命。更细晶粒硬质合金可使铣刀刃口磨得更加锋利, 且能够较长时间保持刃口的锐度。对于软钢或不锈钢的粗铣,通常 采用特殊结构的排屑槽以减小铁屑的宽度,使排屑更容易。这种特

非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介

非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介 非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介 铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10-20纳米的微晶,弥散分布在非晶态的基体上,被称为超微晶或纳米晶材料. 纳米晶材料具有优异的综合磁性能:高饱和磁感(1.2T)、高初始磁导率(8万)、低Hc(0.32A/M), 高磁感下的高频损耗低(P0.5T/20kHz=30W/kg),电阻率为80 微欧厘米,比坡莫合金(50-60微欧厘米)高,经纵向或横向磁场处理,可得到高Br(0.9)或低Br值(1000Gs). 是目前市场上综合性能最好的材料;适用频率范围:50Hz-100kHz,最佳频率范围:20kHz-50kHz.广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯.等. 非晶合金的特点及分类 非晶合金是一种导磁性能突出的材料,采用快速急冷凝固生产工艺,其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列,它与硅钢的晶体结构完全不同,更利于被磁化和去磁。典型的非晶态合金含80%的铁,而其它成份是硼和硅。非晶合金材有下列特点:(1)非晶合金铁芯片厚度极薄,只有20至30um,填充系数较低,约为0.82。(2)非晶合金铁芯饱和磁密低。(3)非晶合金的硬度是硅钢片的5倍。(4)非晶合金铁芯材料对机械应力非常敏感,无论是张引力还是弯曲应力都会影响其磁性能。(5)非晶合金的磁致伸缩程度比硅钢片高约10%,而且不宜过度夹紧。非晶合金具有的高饱和磁感应强度、低损耗(相当于硅钢片的1/3~1/5)、低矫顽力、低激磁电流、良好的温度稳定性等特点。 非晶合金可以从化学成分上划分成以下几类: (1)铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys) 铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度(1.54T),铁基非晶合金与硅钢的损耗比较:磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点,特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3-1/5),代替硅钢做配电变压器可节能60-70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm左右,广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯,适合于10kHz 以下频率使用。 (2)铁镍基、钴基非晶合金(Fe-Ni based-amorphous alloy) 铁镍基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%类金属元素所构成,它具有中等饱和磁感应强度〔0.8T〕、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。在中、低频率下具有低的铁损。空气中热处理不发生氧化,经磁场退火后可得到很好的矩形回线。价格比1J79便宜30-50%。铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应,但低铁损和高的机械强度远比晶态合金优越;代替1J79,广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。 (3) 铁基纳米晶合金(Nanocrystalline alloy) 铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,纳米晶材料具有优异的综合磁性能:高饱和磁感(1.2T)、高初始磁导率(8×104)、低Hc(0.32A/M),高磁感下的高频损耗低(P0.5T/20kHz=30W/kg),电阻率为80μΩ/cm,比坡莫合金(50-60μΩ/cm)高,经纵向或横向磁场处理,可得到高Br(0.9)或低Br值(1000Gs)。是目前市场上综合性能最好的材料;适用频率范围:50Hz-100kHz,最佳频率范围:20kHz-50kHz 与传统材料的比较

非晶合金的特点、分类、应用、可行性分析

非晶纳米晶软磁合金及其应用 Amorphous and nanocrystalline soft magnetic alloys and its application 陈文智 1 非晶合金的特点 由于非晶合金的无序结构,使其具有一些独特的性质: 高强韧性:明显高于传统的钢铁材料,可以作复合增强材料,如钓鱼杆等。国外已经把块状非晶合金应用于高尔夫球击球拍头和微型齿轮。非晶合金丝材可用在结构零件中,起强化作用。 优良的磁性:与传统的金属磁性材料相比,由于非晶合金原子排列无序,没有晶体的各向异性,而且电阻率高,因此具有高的磁导率、低的损耗,是优良的软磁材料,代替硅钢、坡莫合金和铁氧体等作为变压器铁心、互感器、传感器等,可以大大提高变压器效率、缩小体积、减轻重量、降低能耗。非晶合金的磁性能实际上是迄今为止非晶合金最主要的应用领域,下面还将详细介绍。 简单的制造工艺:以传统的薄钢板为例,从炼钢、浇铸、钢锭开坯、初轧、退火、热轧、退火、酸洗、精轧、剪切到薄板成品,需要若干工艺环节、数十道工序。由于环节多,工艺繁杂,传统的钢铁企业都是耗能大户和污染大户,有"水老虎"和"电老虎"之称。而非晶合金的制造是在炼钢之后直接喷带,只需一步就制造出了薄带成品,工艺大大简化,节约了大量宝贵的能源,同时无污染物排放,对环境保护非常有利。正是由于非晶合金制造过程节能,同时它的磁性能优良,降低变压器使用过程中的损耗,因此被称为绿色材料和二十一世纪的材料。 2 非晶合金的分类 磁性非晶合金可以从化学成分上划分成以下几大类: 铁基非晶合金:主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强(饱和磁感应强度可达1.4T-1.7T)、软磁性能优于硅钢片,价格便宜,最适合替代硅钢片,作为中低频变压器和电感器铁心(一般在15千赫兹以下)。 铁镍基非晶合金:主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成,它们的磁性比较弱(饱和磁感应强度大约为1T以下),价格较贵,但导磁率比较高,可以代替硅钢片

非晶纳米晶

机械合金化制备纳米晶与非晶 Al-Pb 系粉末 摘要:采用 X 射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)研究了球料比为 8:1、转速 280 r/min 和球料比为 25:1、转速 450r/min 条件下经不同球磨时间后混合粉末的相变、晶粒大小和微观形貌等。结果表明:通过机械合金化可以制备出Al-15%Pb-4%Si-1%Sn-1.5%Cu 纳米晶粉末,而且球磨导致了合金粉体非晶化,在球磨过程中混合粉体首先细化、合金化和纳米晶化,然后部分纳米晶转变为非晶;在机械合金化过程中球料比越大、转速越高,即给球磨系统供给的能量越大,则混合粉末获得纳米晶的时间越短;基于多层非晶化模型讨论了ΔH mix≈1.34 的情况下 Al-Pb 非晶形成的机制,指出在机械合金化过程中 Al-Pb 非晶形成并非需要ΔH mix<<0,其非晶化驱动力主要由浓度梯度提供。 1 前言 Al-Pb 系轴瓦合金比 Al-Sn 系轴瓦合金更容易在摩擦表面形成铅自润滑膜,表面性能更优越,且 Pb 的价格仅为 Sn 的 1/10~1/20;同时铝基轴瓦材料的疲劳强度约为巴氏合金的两倍,具有质轻、高导热性、高耐腐蚀性和良好的摩擦磨损性能等特点。因此 Al-Pb 系合金被认为是具有前途的轴瓦材料之一,研究开发新型的 Al-Pb 系耐磨合金具有重要的技术意义和经济意义。 但由于 Al 与 Pb 在室温不互溶,而且在高温也存在较宽的固溶间隙,同时 Al 与 Pb 之间较大的密度差异以及凝固点的差异,导致了用常规方法难以制备出Pb 粒子细小均匀弥散分布在 Al 基体上的 Al-Pb 轴瓦合金。而通过机械合金化可制备出 Pb 粒子细小均匀弥散分布的 Al-Pb 轴瓦合金[1]。 研究表明[2~4]:在 Al-Pb 二元合金中添加一定量的其它组元,可以进一步提高合金的性能,使其抗摩擦磨损性能优于纯二组元的 Al-Pb 合金。例如,在 Al-Pb二元合金中加入少量的Sn 可以提高 Pb 相的抗腐蚀性能;Cu 可以提高基体的强度;Si 可以提高 Al-Pb 合金 的磨损抗力和提高基体强度。因此,研究多组元 Al-Pb系合金对于研制高性能轴瓦材料具有重要意义。本实验将对 Al-Pb-Si-Sn-Cu 系混合粉末的机械合金化过程进行研究,并采用多层复合非晶模型对该系统形成非晶的机理进行研究。 2 实验方法 将纯度(质量分数)为 99.0%Al,99.9%Pb,99.9%Si,99.7%Cu,99.9%Sn,尺寸为 0.074 mm 的原始粉末按Al-15%Pb-4%Si-1%Sn-1.5%Cu( 质量分数,下同 ) 混合,并加入 1%的过程控制剂硬脂酸(PCA),在搅拌式高能球磨机中进行球磨,球罐为不锈钢。采用直径为 6 mm 的 GCr15 轴承钢球做研磨球,球磨的装填系数为 0.5,球磨过程始终在氩气保护和循环水冷却的条件下进行。球料比和球磨转速选用两种参数:球料比 25:1,球磨转速 450 r/min;球料比 8:1,球磨转速 280 r/min。 采用 Rigaku D/max-3C 型 X 射线衍射仪对混合粉末的组织结构和晶粒尺寸进行分析,采用CuKα辐射,并根据XRD 的半高宽计算出晶粒的大小。其计算公式为[5]: θ λ θsin ε Bcos+ .0 =d,其中 d 为晶粒尺寸,单位 nm;ε为晶格畸变量;λ为 4 94 / 衍射波长;其值λ=0.1540598 nm;B 为扣除非球磨因素(例如仪器、测量条件、原始粉末的畸变等)引起宽化后的值,用Warren 法计算:2S2M2B = B?B,其中 BS为原始粉末衍射峰半高宽值,BM为球磨粉末相应峰的半高宽值。采用 JEM-200CX 型透射电镜(TEM)分析了微观结构形貌,相机常数为 1.62 mm·nm。 3 分析与讨论 3.1 球磨粉末的 XRD 分析 图 1 是 Al-15Pb-4Si-1Sn-1.5Cu 混合粉末在不同球磨工艺和经不同球磨时间后的 X 射线

非晶纳米晶带材

“非晶纳米晶”是对“原子抗菌技术”的简称,是由日本东北大学和北京航空航天大学基于航天应用共同研发的最新科研成果,是一种最新的航天抗菌材料技术。非晶纳米晶带材哪家好?您可以选择安徽华晶机械有限公司,下面小编为您简单介绍,希望给您带来一定程度上的帮助。 “非晶纳米晶”是对一种新型材料原子排列结构状态的描述,该状态的金属及合金的原子处于高能量的极限状态,其原子能够逸出表面,产生具有杀菌活性的高能量原子及原子团(这些原子团大小仅为普通细菌和真菌的十几万分之一),可迅速进入病菌细胞内核,破坏细菌的DNA结构、阻止其遗传物质的复制的模式达到杀菌和抑菌效果。经中国科学院理化技术研究所抗菌材料检测中心的检测报告显示,该类材料杀菌有效率高达99.9%,特有的原理、功效及片状构造突破了传统的药物杀菌范畴。

非晶纳米晶材料主要在航空航天领域使用,主要用作宇航员宇航服材料技术,用于应对外太空可能出现的各种不利环境,保护宇航员不受外界病菌侵害。 纳米晶材料由纳米级尺寸(1~10nm)的晶体所组成的材料。由于晶体极细,故晶界可占整个材料的50%或更多。其原子排列既不同于有序的结晶态,也不同于无序的非晶态(玻璃态)。其性能也不同于相同成分的晶体或非晶体。 安徽华晶机械有限公司位于安庆长江大桥经济开发区。是人民解放军第4812工厂全资子公司。公司经营以机械制造为主,拥有各类专业生产、检验试验设备94台(套),涉及铸造、橡胶制品、压力容器、制造等多个行业,主要从事非晶软磁设备、空压机及气源设备、橡胶件(含特种橡胶件)、餐余垃圾处理设备、铸件、机械加工等产品的研制、生产、经营和服务。

自成立以来,公司上下高度重视技术创新和产品结构升级工作,建立了以市场为导向,努力满足用户需求的产品研发体系。公司坚持以跨越发展的思想为指导,秉承敬业、高效、求实、创新的优良传统,继续依托军工技术和“中”牌品质,为广大新老客户提供更优良的产品和服务。

非晶纳米晶合金材料的工艺技术、产业化和应用

非晶纳米晶合金材料的工艺技术、产业化和应用 自从1960年Duwez教授等人发明液态金属快淬技术制取Au-Si非晶合金和1966年发明Fe-P-C 非晶软磁合金以来,美国、日本、德国、前苏联和中国等相继开展了非晶合金的研究工作,并在20世纪70~80年代形成非晶合金研究开发的第一次热潮。由于非晶合金制备工艺简单独特、材料性能优异等显著优点,应用范围不断扩大,四十多年来一直是冶金和材料领域的研究热点之一。尤其在1988年日本Yashizawa教授等人在非晶化的基础上发明了纳米晶合金,从而开创了软磁材料的新纪元,大大促进了非晶材料制备设备、工艺技术的发展和材料开发应用,推动了非晶纳米晶产业的发展[1~3, 8]。 目前,利用快淬金属工艺技术制备的非晶材料已被广泛地应用于工业领域,除我们熟悉的磁性材料外,还有非晶钎焊材料、非晶催化材料、磁敏及传感器材料等;应用的材料形态有带材、丝材、粉末及薄膜等。现代科学技术的发展,也大大促进了非晶纳米晶产业的发展,不仅提高了非晶合金制带设备和工艺技术水平,使其生产设备和技术更加自动化、现代化,保证了产品的质量,提高了产品的技术含量,从而满足现代电子技术发展的需要,而且也促进了新技术新材料研究、开发、应用[1~9]。 1 国外非晶纳米晶产业概况 美国曾是世界上最大的非晶材料制造商,Honeywell公司Metglas业务部(前身为Allied Signal公司),是非晶材料制造技术的平板流技术专利所有者,年生产能力3万吨以上,实际年产1~2万吨,带材生产实现自动控制和自动卷取。2003年被日本日立金属公司收购。Honeywell公司Metglas业务部拥要两个独资工厂:美国Conway非晶金属制带厂和印度Gurgaon电子铁芯元件厂,两个合资公司:日本非晶质金属公司(NAMCO)和上海汉威非晶金属公司(SHZAM)。在美国Conway非晶金属制带厂,有年产万吨级非晶带材生产线两条,主要生产Metglas2605SA-1,最大带材宽度为250mm,配有自动在线卷取设备及年产千吨级和百吨级非晶带材生产线各一条,主要生产电子材料、钎焊材料和新材料,最大带材宽度为220 mm 和100 mm,配有自动在线卷取设备[6, 7]。 日本主要有Hitachi(日立金属公司)和Toshiba(东芝公司)。Hitachi公司是利用快淬技术在非晶化基础上制备纳米晶软磁合金材料的发明者,2003年收购了Honeywell公司的非晶金属部分(Metglas业务部),今后将是世界上最大非晶纳米晶材料生产供应商,产品包括目前所有的市售商品,尤其以铁基纳米晶(Finemet)的系列化产品占据世界非晶纳米晶领域的重要地位,它拥有一条配有自动在线卷取设备的非晶带材生产线,年生产能力达百吨,最大宽度为150 mm。Toshiba公司主要生产Co基非晶产品,带材质量和性能居世界领先地位,尤其是磁放大器类产品,在市场上占有相当地位。带材生产实现自动化,最大宽度在100 mm 左右[7]。 德国的真空熔炼公司(VAC)通过购买非晶纳米晶软磁合金专利许可证的方式获得生产许可,主要生产用于电子产品的Co基非晶和Fe基纳米晶材料,并在专利基础上研制开发出不同用途的新型合金材料。也是非晶纳米晶材料重要制造商之一。带材实现自动化生产,非晶带材最大宽度为150mm[7]。 在俄罗斯(前苏联),主要开发一些Co基非晶合金产品,近几年同韩国的由由公司合作开发应用Co基产品,虽然生产规模不太大,但设备及自动化技术水平不低。 国外非晶合金的自动化生产线如图1所示[7]。

相关文档