袁亮
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王清
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侯晓多
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董闯
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汪海斌
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马仁涛
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徐芬
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孙立贤
功能材料
研究了三元Ti38Zr45Ni17准晶合金及其V合金化后的四元合金(Ti0.38Zr0.45Ni0.17)100-xVx(x=5%、10%、30%、40%、60%(原子分数))的吸放氢性能.准晶成分设计思想源自于团簇线方法,即在Ti-Zr-Ni三元合金体系中利用两条团簇线的交点确定最佳准晶成分Ti38Zr45Ni17.利用铜模吸铸快冷工艺制备直径为3mm的合金棒.吸放氢测试结果表明,Ti38Zr45Ni17准晶在303K首次吸氢量为0.9%(质量分数),在573K时合金首次吸氢量可达2.38%(质量分数),合金吸氢过程快速完成,并放出大量的热,可将吸氢前的粉末样品烧结成块体凝聚物.吸氢后准晶结构消失,完全转化为氢化物结构.添加5%～30%(原子分数)的V进行合金化时可提高合金在573K下的首次吸氢量,最大为2.96%(质量分数);具有固溶体结构的(Ti0.38Zr0.45Ni0.17)40V60合金在室温下首次吸氢量为3.2%(质量分数).由于准晶及其V合金化的合金在吸放氢之后均形成了稳定的氢化物,导致其放氢非常困难.
关键词:
Ti-Zr-Ni准晶
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Ti-Zr-Ni-V合金
,
飞分设计
,
储氢性能
耿遥祥
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张志杰
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王英敏
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羌建兵
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董闯
,
汪海斌
,
特古斯
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00281
以具有最佳非晶形成能力的新型Fe-B-Si-Hf四元块体非晶合金团簇式成分[Si-B2Fe7.7Hf0.3]Fe (Fe72.5B16.7Si8.3Hf2.5)为基础,通过添加Fe原子获得了[Si-B2Fe7.7Hf0.3]Fe+Fex (x=0、1.5、2、2.5和3,原子个数)系列高Fe含量的Fe-B-Si-Hf四元合金成分。液态急冷、热分析和磁性测量结果表明,随着Fe原子数量的增加,非晶合金的形成能力逐渐降低,形成棒状块体非晶样品的临界尺寸由x=0时的2.5 mm降低到x=2时的1 mm。非晶样品的玻璃态转变温度、晶化温度和Curie温度随Fe原子数量的增加也整体上表现为降低的趋势。该系列非晶样品软磁性能优异,其中[Si-B2Fe7.7Hf0.3]Fe+Fe2 (Fe76.4B14.3Si7.1Hf2.2)块体非晶合金的饱和磁化强度和矫顽力分别为1.58 T和2.8 A/m。为建立高Fe含量Fe-B-Si-Hf非晶合金的结构-性能关联,构建了{[Si-B2Fe7.7Hf0.3]+[Fe-Fe14]x/15}Fe非晶合金的“双团簇”微观结构模型。结果表明,源于α-Fe的[Fe-Fe14]团簇的数量在Fe-B-Si-Hf四元非晶合金的性能变化中起决定作用。
关键词:
成分设计
,
Fe-B-Si-Hf块体非晶合金
,
软磁性能
,
“双团簇”模型
,
结构-性能关联
耿遥祥
,
王英敏
,
羌建兵
,
董闯
,
汪海斌
,
特古斯
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00033
利用“团簇加连接原子”模型设计和优化具有高形成能力的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金. 以源于Fe-B二元共晶相的Fe2B局域结构为基础, 结合电子浓度判据, 构建Fe-B二元理想非晶团簇式[B-B2Fe8]Fe; 考虑到原子间混合焓的大小, 选择Si和Nb原子分别替代[B-B2Fe8]团簇的中心原子B和壳层原子Fe, 得到[Si-B2Fe8-xNbx]Fe系列四元非晶成分. 结果表明, [Si-B2Fe8-xNbx]Fe团簇式在x=0.2~1.2成分处均可形成块体非晶合金, 其中在x=0.4~0.5的成分区间内均可形成临界尺寸为2.5 mm的块体非晶合金. 考虑到原子半径的大小, 鉴于增加Nb的同时降低Si的含量可维持[Si-B2Fe7.6Nb0.4]Fe非晶团簇结构的拓扑密堆性, 由此得到另一系列[(Si1-yBy)-B2Fe8-xNbx]Fe团簇式成分. 结果表明, 在(x=0.5, y=0.05)~(x=0.9, y=0.25)成分区间内均可通过Cu模铸造法获得直径为2.5 mm的块体非晶. 新设计获得的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金具有优良的室温软磁性能和力学性能, 其中[Si-B2Fe8-xNbx]Fe (x=0.2~0.6)非晶合金的饱和磁化强度为1.14~1.46 T, 矫顽力为1.6~6.7 A/m; [(Si0.95B0.05)-B2Fe7.5Nb0.5]Fe块体非晶合金的室温压缩断裂强度达4220 MPa, 塑性形变约为0.5%.
关键词:
“
,
团簇加连接原子”
,
模型, Fe-B-Si-Nb块体非晶合金, 力学性能, 软磁性能
耿遥祥
,
特古斯
,
汪海斌
,
董闯
,
王宇鑫
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00124
用高能球磨和固态烧结法制备了Mn1.3Fe0.7P0.5Si0.5-xSnx (x=0、0.02、0.04,原子分数)系列合金,系统研究了Sn的加入对合金显微组织、磁性和磁热效应的影响。结果表明,所有合金中都存在少量的(Fe, Mn)3Si相,在含Sn的合金中,Sn原子并没有进入到Fe2P晶体结构的晶格点阵位置,而是与Mn和Fe形成了Sn2(Mn, Fe)相。Sn的加入也使合金中形成了2种成分的(Fe, Mn)2(P, Si)相,导致样品在升温过程中出现2次铁磁-顺磁转变,对应为2个连续磁熵变峰,从而有利于合金磁制冷温区的扩展和制冷容量的提升。Mn1.3Fe0.7P0.5Si0.5合金具有优异的室温磁热效应,1.5 T磁场变化下的最大磁熵变为12.1 J/(kgK),最大绝热温变为2.4 K,合金的热滞为3 K,Curie温度为273 K,可作为室温磁制冷的理想候选材料。
关键词:
Mn1.3Fe0.7P0.5Si0.5-xSnx合金
,
显微组织
,
室温磁制冷
,
磁热效应
,
热滞
耿遥祥
,
王英敏
,
羌建兵
,
董闯
,
汪海斌
,
特古斯
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00033
利用“团簇加连接原子”模型设计和优化具有高形成能力的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金.以源于Fe-B二元共晶相的Fe2B局域结构为基础,结合电子浓度判据,构建Fe-B二元理想非晶团簇式[B-B2Fe8]Fe;考虑到原子间混合焓的大小,选择Si和Nb原子分别替代[B-B2Fe8]团簇的中心原子B和壳层原子Fe,得到[Si-B2Fe8-xNbx]Fe系列四元非晶成分.结果表明,[Si-B2Fe8-xNbx]Fe团簇式在x=0.2～1.2成分处均可形成块体非晶合金,其中在x=0.4～0.5的成分区间内均可形成临界尺寸为2.5mm的块体非晶合金.考虑到原子半径的大小,鉴于增加Nb的同时降低Si的含量可维持[Si-B2Fe76Nb0.4]Fe非晶团簇结构的拓扑密堆性,由此得到另一系列[(Si1-yBy)-B2FevxNbx]Fe团簇式成分.结果表明,在(x=0.5,y=0.05)～(x=0.9,y=0.25)成分区间内均可通过Cu模铸造法获得直径为2.5 mm的块体非晶.新设计获得的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金具有优良的室温软磁性能和力学性能,其中[Si-B2Fes-xNb]Fe(x=0.2～0.6)非晶合金的饱和磁化强度为1.14～1.46 T,矫顽力为1.6～6.7 A/m;[(Si0.95B0.05)-B2Fe75Nb0.5]Fe块体非晶合金的室温压缩断裂强度达4220 MPa,塑性形变约为0.5％.
关键词:
“团簇加连接原子”模型
,
Fe-B-Si-Nb块体非晶合金
,
力学性能
,
软磁性能
