金属功能材料
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2023年 30卷 1期
刊出日期：2023-02-20
研究与技术
磁性材料专栏
研究与技术
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60NiTi合金的热变形行为及本构方程
袁天雅 杜思敏 李雄 文玉华
60NiTi合金具有强度高、耐磨性好等一系列优异的性能。但由于它难热成型，因此大大限制了在工业领域的广泛应用。为了确定60NiTi合金最优的热加工工艺，本文研究了铸态60NiTi合金在750℃-1050℃，0.01s-1~1s-1变形速率下的热变形行为并构建了高温变形本构方程。结果显示：在1000℃、0.01s-1速率下高温变形时60NiTi合金发生了明显的动态再结晶，当晶体中储存能较高时Ni3Ti相的析出受到抑制而促进了Ni4Ti3相析出。为了使60NiTi合金的热成型性能最好，应该在高温（1050℃）大变形速率下（1s-1）进行加工。
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涂层材料及涂覆方式对DPF催化剂的性能影响研究
王燕
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1100、1400MPa级低合金高强钢SH-CCT曲线及冷裂敏感性
安同邦 郑庆 梁亮 汪宏兵 张永林 彭云
采用Formastor-FⅡ全自动相变仪、光学显微镜（OM）与维氏硬度计等设备，对比研究了800~500℃冷却时间(t8/5)对1100、1400MPa级试验钢粗晶热影响区组织转变和性能变化的影响规律。结果表明：当LG1100QT钢t8/5＜30s、LG1400QT钢t8/5＜60s时，试验钢热影响区均为细小的板条马氏体组织；随着t8/5（150→300→2000s）延长，热影响区组织由板条马氏体→板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体→粒状贝氏体+铁素体+珠光体构成转变，且晶粒尺寸逐渐增大，组织粗化。在相同冷速下，LG1100QT钢组织转变均比LG1400QT钢提前，即LG1100QT钢热影响区中先开始出现贝氏体、珠光体等组织转变，这与钢中合金元素的含量有关；LG1100QT钢、LG1400QT钢热影响区硬度随t8/5的延长呈下降趋势，这是由于组织构成由板条马氏体向贝氏体类及铁素体/珠光体组织转变所致。当LG1100QT钢t8/5时间超过75s时、LG1400QT钢t8/5时间超过30s时，其热影响区硬度已低于试验钢母材硬度，即热影响区出现软化现象。由冷裂敏感性评价结果可知：LG1100QT钢碳当量0.52%、冷裂纹敏感系数为0.27%，LG1400QT钢碳当量为0.66%、冷裂纹敏感系数为0.37%，表明试验钢具有较大的淬硬倾向及冷裂纹敏感性，为获得与母材相当性能的接头，焊接时LG1100QT钢和LG1400QT钢t8/5时间分别控制在75s和30s以内，并采取焊前预热和焊后热处理等工艺措施，避免产生焊接冷裂纹等缺陷。
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热处理温度对铁镍钼磁粉芯性能的影响
王浩达 李想 商荣翔 王岳辉
将气雾化制取的铁镍钼粉末经过绝缘、压制等工艺制成磁粉心。在氮气气氛保护下，研究了不同热处理温度下铁镍钼磁粉心的电磁性能。结果表明，随着热处理温度的升高，铁镍钼磁粉心的磁导率增大。在650℃的热处理40min后，在f=50kHz、Bm=100mT测试条件下，磁粉心的功耗达到最低值155mW/cm3，磁粉心的磁导率为130，50Oe下的磁导率直流叠加特性为55%。磁导率的直流叠加特性随着热处理温度的升高而降低，这是由于热处理温度越高，磁粉心内应力释放越完全，越容易被磁化所导致的。
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制备工艺对无钴AB5-5.6型合金相结构 和电化学性能的影响
孙艳 罗永春
用真空电弧熔炼、铜辊快甩（10m/s）和热处理（1273K×15 h）制备稀土系CaCu5型过计量比快凝合金，研究不同制备工艺下，合金La0.55Ce0.25Y0.2 (NiFeAlMn)5.0-5.6相结构、微观组织、电化学性能的影响规律。结果表明，在不同的制备工艺下，随着计量比的增加都不会改变合金的相结构。常规熔铸合金晶粒由粗大的树枝晶和第二相组成；快凝合金都呈现出细小的等轴晶或柱状晶，且抑制了第二相的形成；退火合金使成分均匀化，第二相含量较铸态合金明显减少。对合金电极充放电性能研究表明，不同的制备工艺下，随计量比的增加，合金的放电容量均降低，循环稳定性提高，高倍率性能降低。但对同计量比合金而言，循环稳定性依次为退火合金>快凝合金>铸态合金，而高倍率性能大小正好相反。综合电极的电化学性能可知，过计量比有利于改善合金的循环稳定性，但某种程度上会降低合金的的动力学性能，所以合适的计量比结合适当的制备工艺可以提高合金的综合性能。
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基于有限单元法的钢筋混凝土防洪堤动力分析研究
李吉蓉
为了合理设计防洪堤钢筋混凝土结构使其能够有效抵御可能遭受的各种冲击，首先结合有限单元思想，通过abaqus软件对防洪堤内部钢筋混凝土进行模拟立体结构的建立；其次通过数值模拟和控制变量的方法进行实验；进一步研究钢筋混凝土防洪堤在冲击力作用下动力的影响效果。实验结果表明：钢筋混凝土防洪堤系统受冲击速度影响>受冲击质量影响>受预加荷载的影响>受配筋率的影响。能够更加有效的保障人民群众的生命财产安全，对防洪堤建设工程具有重要意义。
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基于轧制过程中横截面面积变化的跑偏因子的研究
李璐 张振林 肖斌
带钢在轧制过程中的跑偏会直接影响带钢产品的质量，破坏轧制过程的稳定性。为了能够提前预测带钢跑偏的发生和跑偏的方向，提前进行调控，因此根据轧制过程中带钢横截面尺寸和形状的变化提出了判别带钢跑偏的参数－跑偏因子，建立了跑偏预测模型，采用有限元方法针对带钢跑偏进行了仿真计算，在生产中使用跑偏因子对带钢跑偏方向进行了预测，仿真结果、现场结果与跑偏因子预测方向都相同，由此可见，利用跑偏因子预测跑偏具有可行性
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预制装配式配网基础建设中的混凝土预制件材料优化研究
李继为
摘 要：为了优化在预制装配式配网建设中使用的混凝土预制件，使其不仅相关性能达到硬性技术指标要求，还能够使其制作工艺达到最简。对于混凝土预制件来说，基础材料的优化是所有优化的根本。提出一种预制装配式变电站建筑过程中全轻混凝土材料最优配合比试验研究方法。再基于有效粒径与均匀系数对集料的级配指标进行描述；最后将所得到的最优配合比进行实地投入，进一步优化最优配合比，针对强度较低的C30混凝土，选用了强度高的水泥与减水率较高的聚羧酸混凝土减水剂进行试验，完成对混凝土材料最优配合比的研究。该实验结果表明，最优配合比下的混凝土，不仅强度得到提升，还节省了材料成本。最终得出的全轻混凝土的最佳材料配合比，对混凝土预制件性能和成本优化均有积极影响。为混凝土预制件材料优化提供了参考。
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基于数理统计的钢桥面防腐涂层厚度检测数据分析与质量评定方法
孙歧斌
现行钢桥面铺装防腐涂层厚度基本都是采用“90/10”规则判定，这种判定只是给出了合格判定，并不能完全反应质量的优劣。本文提出防腐涂层厚度下限按90/10原则，上限按80/20原则判定，通过工程实践，验证试验检测数据的正态分布，采用数理统计的方法对测试数据进行分析评定，给出评分值。本工程实践中涂层厚度下限代表值为102.9μm，下限极值为73.4μm，上限代表值为119.6μm，上限极值为156.7μm，经评定均满足设计（80μm～120μm）及评定规则要求，然后在合格率的基础上为施工质量打分值为73分，使施工合同段之间、工程项目之间同类分项工程可以进行横向对比，从而为提升工程质量，创建品质工程提供评价依据。
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磁性材料专栏
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稀土永磁材料增材制造技术的回顾与展望
沈鹏 周栋 何亚洲 韩瑞 李卫
近年来，随着现有稀土永磁材料的磁性能逐渐接近理论值，传统工艺方法对其性能的进一步提升已经越来越困难。以Nd-Fe-B磁体为例，最大磁能积在十多年前就已经超过了理论极限的93%，已经很难再大幅提高。同时，稀土永磁的机械加工性能较差，极大地限制了特殊形状磁性器件的设计应用。作为一种在结构材料方面已经取得重要进展的新兴制造工艺，增材制造也为稀土永磁材料发展带来了新的可能性和推动力。本文回顾了近年来增材制造技术在稀土永磁材料领域的研究情况，以及通过增材制造技术获得的先进成果，并对未来发展进行了展望。
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纳米结构稀土永磁材料的制备及表征研究进展
刘凌旗 李迁 岳明
摘要： 稀土永磁材料是迄今磁性能最强、应用最广泛的一类永磁材料。与传统的粗晶稀土永磁材料相比，纳米结构稀土永磁材料因其独特的显微组织结构而具有显著不同的磁性能，从而引发了研究者的广泛关注。本文全面回顾了近年来R-Co（R=Sm, Pr, Y, La）和R-Fe-B（R=Nd, Pr, Tb, Dy）体系纳米结构永磁材料的发展历程。重点介绍了用于R-Co和R-Fe-B纳米结构材料的制备方法，包括熔体快淬、高能球磨（HEBM）、表面活性剂辅助球磨（SABM）和机械化学合成等方法。还讨论了将纳米结构前驱体制备成块状磁体的先进技术，其中包括放电等离子烧结（SPS）、感应加热法（IHC）、冲击波压实（SWC）、燃烧驱动压实（CDC）、高压温压（HPWC）等方法。同时介绍了各向同性以及各向异性的纳米结构单相R-Co和R-Co/Fe纳米复合磁体的微结构特性和磁性能。讨论了各向同性和各向异性纳米结构单相R2Fe14B磁体，以及由硬磁相和软磁相组成的交换耦合纳米复合R-Fe-B/Fe(Co)磁体的磁性。
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湿化学法直接合成高矫顽力FeCo纳米线及其磁性能（牟星老师推荐+2023磁性材料专栏）
刘可心 赵东 白羽丰 常玲 王群首 裴文利
FeCo纳米材料具有高的饱和磁化强度和较大的磁导率，具有广阔的应用前景。但如何制备出高磁晶各向异性能的FeCo纳米材料，一直是该领域的难点。理论研究表明，各向异性的一维纳米线可以提高材料的磁性能。因此本文提出一种简便的湿化学法，通过溶剂十六胺以及表面活性剂油胺和油酸的配合、诱导，直接合成一维的FeCo纳米线。借助形状各向异性增强了FeCo相的磁晶各向异性，成功制备出具有较高矫顽力的FeCo纳米线。调节反应温度可对FeCo纳米材料的形貌和磁性能进行调控，在反应温度为280 ℃时，获得了分散均匀的一维FeCo纳米线。该纳米线的矫顽力Hc高达1092 Oe，饱和磁化强度Ms为113 emu/g。本文为可控制备具有高矫顽力的一维FeCo纳米材料提供了新的路线和实验依据。
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Zn掺杂CoFe2O4纳米颗粒的制备及其阳离子占位对磁性的影响研究
邢宏娜 李鑫源 王丹 冯娟 宗妍 郑新亮 李兴华
钴铁氧体因结构独特、磁晶各向异性和矫顽力高等备受关注。研究表明，在纳米尺度下，钴铁氧体的磁性表现出与组分、尺寸及阳离子占位紧密的依赖关系。本文采用热解法合成了分散性良好的ZnxCo1-xFe2O4（0≤x≤0.4）纳米颗粒，测试结果表明Zn2+成功掺杂进入到CoFe2O4中，且颗粒粒径分布在6~8 nm之间，说明Zn2+的掺杂对粒径的影响可忽略。磁性研究表明，随Zn2+掺杂量的增大，样品的饱和磁化强度和净磁矩逐渐减小。这是由于小尺寸效应下Co2+在四面体（A）和八面体（B）位上均有分布，Zn2+引入优先取代A位上的Co2+，使部分Co2+从A位迁移到B位，从而B位上的Co2+和Fe3+出现部分反平行排列，主导磁性的A-O-B相互作用减弱所致。研究结果表明，无磁性Zn2+可诱导尖晶石铁氧体的阳离子重分布，从而改变其磁学性能。
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FeSiCr软磁复合材料研究进展
何正烨 郭世海 安静 徐立红 牟星 张洪平
全球信息化、网络化、数字化发展进程的不断提速促进了电子技术的快速进步。集成化、小型化、高功率化成为当前市场对电子器件的新诉求，新型一体成型电感以其体积小、损耗低、抗腐蚀、可靠性高的特点迅速占据电子市场份额。FeSiCr软磁复合材料具有高电阻率、高饱和磁感、高电感量、优异的直流叠加特性、良好的温度稳定性及不易生锈和高性价比等优点受到广泛的关注，FeSiCr软磁复合材料已成为一体成型电感的理想用材。本文主要从FeSiCr合金成分设计、粉末制备工艺、绝缘包覆改性、粉末压制成型及材料的后续热处理等方面，对FeSiCr软磁复合材料的最新研究进展进行了梳理总结，希望为获得具有更优综合性能的FeSiCr软磁复合材料的深入研究和广泛应用提供参考。
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AuCu籽晶界面诱导合成FeCo硬磁纳米粒子（牟星老师推荐+2023磁性材料专栏）
白羽丰 刘可心 常玲 王群首 赵东 裴文利
FeCo纳米粒子是优良的磁性材料，具有重要的潜在应用价值。但通常制备的FeCo纳米材料矫顽力低，属于软磁材料。本文提出了一种新颖的湿化学方法合成FeCo硬磁纳米粒子：首先制备L10-AuCu籽晶纳米粒子，然后Fe、Co原子沉积在籽晶外层外延生长，获得具有核壳结构的AuCu@FeCo纳米粒子，利用有序结构的L10-AuCu籽晶界面，诱导FeCo外壳形成硬磁纳米粒子。AuCu籽晶粒子合成中，随着反应温度增加，AuCu籽晶逐渐从无序向有序转变，同时粒子的形貌和分散性也逐渐改善，在340 ℃时，获得了分散性好、有序度高的L10-AuCu籽晶纳米粒子；FeCo添加量对FeCo外壳的形貌和磁性能有重要影响，当FeCo添加量为x=0.085 mmol时，获得了具有良好分散性的AuCu@FeCo硬磁纳米粒子，矫顽力达到605 Oe。本研究提出的界面诱导法为制备良好分散性FeCo硬磁纳米粒子提供了一种新思路。
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