非晶态铝合金晶化过程的形核与长大行为研究
【化学工程】 晶核 的形成
【化学工程】晶核的形成 晶核的过饱和溶液中由演技的分子、原子、离子形成初始的微小晶体，是晶体生长过程必不可少的核心。由于这些粒子不停地作快速运动，故称之为运动单元。晶核形成的速率指单位体积的溶液在单位时间内生成新粒子的数目。成核速率对晶体产品的粒度及其分布、晶形和产品质量都有很大影响。不同结晶过程需要有一定的成核速率，如果成核速率过大，将使晶体细小、粒度分布范围宽、产品质量下降。 粒子只有大至一定的临界粒度，才能成为继续长大的稳定的晶核，临界粒度是晶核的最小粒度。一般临界粒度值与晶体的表面能及生成能有关，而这直接受溶液的过饱和度影响。根据热力学原理，相同温度下小粒子具有较大的表面能，这使得微小晶体的溶解度高于较大粒度的晶体，结果是小晶粒不断溶解而大晶粒继续生长，直至小晶粒完全消失，因此常见的溶解度数据仅适用于粒度较大些的晶体。 在晶核形成的机理研究中，二次成核已被认为是晶核的主要来源。二次成核是指由于溶液中宏观晶体的影响而形成晶核的现象，而接触成核又在二次成核中起着决定性的作用。在有搅拌的结晶中，晶核的生成量与搅拌强度有直接关系。晶体在与外部物体(包括其他晶粒)碰撞时会产生大量碎片，其中粒度较大的即为新的晶核，这种成核现象的明确机理还在进一步研究当中。接触成核是结晶过程中获得晶核最简单也是最好的方法，其优点是:溶液的过饱和度对接触成核速率的影响较小，容易在这样的操作条件下易得到优质的产品;接触成核所需的能量非常低，晶体碰撞所产生的微小伤痕在饱和溶液中仅需数百秒钟就会自动修复而消失(即再生周期很短)，故被碰撞的晶体不会造成宏观的磨损。 接触成核的方式 接触成核的方式有四种:一是晶体与搅拌器之间的接触，这是最主要的接触成核方式，可以通过改变搅拌器的结构和速度来控制成核速率;二是晶体与容器内表面之间的接触，改变结晶吕结构对成核速率将会有一暄影响;三是晶体与晶体之间的接触，这种接触的几率和能量虽然较小，但是由于同种晶体之间的相互接触可产生更多的晶核，因此其对成核速率的影响较晶体与容器的接触要大;四是由于沉降速度不同而造成的晶体与晶体之间的碰撞。 影响接触成核速率的因素
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。
胶体化学法制备半导体纳米晶方法研究进展
胶体化学法制备半导体纳米晶方法研究进展 纳米技术是一个新的科学领域，纳米材料的物理、化学性质，例如：光、电、磁、热、力学等性能，与其相应体相材料具有显著的差别。新型纳米复合材料集两者优秀的综合性能和协同效应，一直是物理、化学、材料学科等科学领域密切关注的重要课题之一。 纳米材料的制备是当今研究的热点之一，但是由于研究者来自不同领域，而且材料应用目的也不尽相同，所以制备纳米材料的方法也不同。 一、纳米晶的制备方法 纳米晶的制备方法大致可分为三大类：固相法、液相法和气相法，并且每一类又有多种制备手段。 在固相法中，合成纳米微粒的方法主要是高能球磨法，球磨技术作为一种重要的实验方法用于提高固体材料的分散度及减小粒度。而Matteazzi等利用球磨的方法用于合成具有特殊性能的新材料：制备纳米硫化物。高压压制法是根据脆性材料在高压下的压致晶粒碎化效应，通过压致碎化过程直接制备块状纳米晶体材料。 气相法分为物理气相法和化学气相法。物理气相沉淀法在整个纳米材料形成过程中没有发生化学反应，主要是利用各种热源促使金属等块体材料蒸发气化，然后冷却沉积而得到纳米材料，主要用于制备金属纳米微粒。化学气相反应法也叫化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，简称CVD），是利用挥发性的金属化合物或金属单质的蒸气，通过化学反应生成所需要的纳米级化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备出各类物质的纳米粒子。 液相法也包括物理方法与化学方法，其中液相化学方法应用比较多，包括溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、化学沉淀法、模板合成法、水热合成法、微乳法等方法。 二、半导体纳米晶的制备方法 到目前为止，采用胶体化学法几乎能成功合成所有的Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶。该方法常通过选用合适的前驱体（用于生成纳米晶的核心部分）和配体（也称稳定剂，用于防止纳米晶团聚），通过控制反应条件（如温度、浓度等）获得具有不同尺寸、形状的纳米级团簇，从而形成较高质量的纳米晶材料。 1.有机金属法。有机金属法是将有机金属前驱体溶液注射进入高温（250-300℃）配体溶液中，这些前驱体就在高温条件下迅速热解成核，晶核在随后的时间里缓慢生长为纳米晶。有机金属法是Bawendi研究小组在1993年发明的。前躯体一般为烷基金属（如二甲基镉）和烷基非金属（如，二、三甲硅烷基硒）化合物，主配体为三辛基氧化磷，溶剂兼次配体为三辛基磷。该方法的不
非晶合金COFeNbSiB的纳米晶化及磁性
非晶合金COFeNbSiB的纳米晶化及磁性 作者：赵玉华， 何开元， 张雅静， 赵恒和， 张玉梅， 王建保， 程力智 作者单位：东北师范大学 刊名： 材料研究学报 英文刊名：CHINESE JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH 年，卷(期)：2001,15(2) 被引用次数：9次 参考文献(10条) 1.A Serebryakov;V Stelmukh;A Gurov查看详情 1995(04) 2.A Serebryakov;L Voropaeva;Yu Levin查看详情 1994(07) 3.赵玉华;何开元;赵恒和;张玉梅 李国纲 程力智Fe-Ni-Mo-(Si)-B非晶的晶化及纳米晶合金磁性的研究[期刊论文]-金属学报 2000(03) 4.Y Yoshizawa;K Yamauchi查看详情 1991 5.R.M.Bozorth;Ferro-magnetism查看详情 1951 6.M L Sui;F Zhou;K Y He;R.Wang L.Z.Cheng查看详情 1994(06) 7.S L He;K Y He;Z Wang查看详情 1997(06) 8.S L He;K Y He;B G Shen查看详情 1999(11) 9.A Serebryakov;V Sedykh;V Stelmukh查看详情 1996(05) 10.Y Yoshizawa;S Oguma;K Yamauchi查看详情 1988(64) 引证文献(9条) 1.万珍珍.朱正吼.李塘华FeCuNbSiB/丁基橡胶复合薄膜压磁性能的研究[期刊论文]-功能材料 2008(9) 2.李同.严彪.龙玲.杨沙.陈伯渠用于制备贴片电感的铁基非晶软磁合金的晶化过程研究[期刊论文]-金属功能材料 2008(2) 3.王冰霞Co基非晶/纳米晶的晶化及磁性能的研究评述[期刊论文]-金属功能材料 2007(2) 4.倪道情.黄庆丰医用钛及钛合金表面处理技术现状[期刊论文]-口腔材料器械杂志 2006(2) 5.支起铮.董帮少.陈文智.连法增Co51Fe18Nb6Si15B10纳米晶合金磁导率与温度的关系[期刊论文]-东北大学学报（自然科学版） 2006(2) 6.王姝Co基非晶软磁合金的磁性和结构的研究[学位论文]硕士 2005 7.郭红.晁月盛低频脉冲磁场致非晶合金Fe78Si9B13纳米晶化及机制[期刊论文]-机械工程材料 2004(3) 8.陈学定.宋翀旸.俞伟元.胡勇非晶软磁合金Fe73.5 Cu1Nb3Si13.5 B9的退火处理与性能研究[期刊论文]-兰州理工大学学报 2004(1) 9.宋翀旸.陈学定.俞伟元.蒋会荣Fe基非晶软磁合金的纳米晶化及磁性[期刊论文]-甘肃工业大学学报 2003(2) 本文链接：https://www.docsj.com/doc/171126721.html,/Periodical_clyjxb200102017.aspx
铜箔晶核形成及生长过程的测评
铜箔晶核形成及生长过程的测评 Ye-Kun Lee & Thomas J.O’Keefe 本文主要讨论生箔生产时的电沉积过程。由于电解液添加剂在电沉积过程中扮演着重要角色，因此针对两种主要添加剂（氯离子，明胶）在电解过程中的作用进行阐述。对晶核形成及生长过程中其他的影响因素也进行了讨论。 铜箔晶核的形成与生长 总体来说，电解铜箔的大部分性能特性决定于电沉积过程中。铜箔电解过程相对于标准铜电析，铜的电精炼最大的区别在于其大电流密度的使用。影响铜箔特性的参数包括：温度，电流密度，流量，电解液的洁净程度，阴极辊的表面状况，极距，铜离子、硫酸根离子、氯离子以及有机添加剂的浓度。在这些因素中氯离子浓度，有机添加剂的浓度是较为重要的两个参数，它们直接促进，控制着晶核的生长。 本试验采用1.25cm*1.25cm的钛片作为阴极，并将其固定在环氧树脂板上。 电解液中Cu2+浓度为83g/L，H 2SO 4 为140g/L.使用一块矩形阳极浸入电解液中。 晶核的最初形成 铜电沉积的晶核形成密度取决于电位，搅拌率或电解液流量，这些重要因素可确保电沉积过程是在活化控制下进行的而非扩散控制。在实验室研究中，改变电势的试验，其在一定电流密度下的通电时间遵循fistorder法则： N = No [1-exp (-A’t)] N为原子数，t为时间，No为晶核数A’晶核生成速率常数。两种晶核形成方式连续型和瞬时型可可分别描述为： N = No (-A’t) A’t<<1 N = No A’t>>1 有研究表明，在较高的超电势范围内铜的晶核生长机制主要是连续型，呈三维，半球形生长。在较低的超电势范围时，更多的是针状的生长。这些研究结论也表明晶核的生长速度非常快，几乎在数毫秒内就发生了。 在不加添加剂的情况下，铜的晶核呈有尖角的大小一致的结构
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
成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和 软磁性能的影响综述--研究生课程论文
研究生课程论文 （2016 -2017 学年第一学期） 论文标题：成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和软磁性能的影响综述 提交日期：2016 年12 月19日研究生签名：
成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和软磁性能 的影响综述 1.引言 铁基非晶态合金是一种具有特殊结构和优越性能的新型材料,通过快速凝固在原子层次控制了液态金属的排列,使原子排列保持液态金属的长程无序状态.由于原子排列不规则、长程无序、没有晶粒晶界的存在,因而使得该类材料具有极佳的机械性能、磁性能和耐腐蚀性等优点,通过非晶合金演变纳米晶的可控性,可以进一步得到性能更加优异的纳米晶和非晶/纳米晶复合结构材料,兼具有高饱和磁感应强度、高磁导率和低高频损耗等性能特点[1]，是硅钢、铁氧体和坡莫合金等传统软磁材料的替代产品。 要形成非晶合金GFA (玻璃形成能力) 非常重要，井上明久在大量实验结果的基础上总结了非晶合金获得较高GFA需要的３个条件:(1)合金成分含有３种及３种以上元素;(2)不同元素原子半径有较大差异;(3)各元素之间的混合热为负值[2]. Fe基非晶纳米晶合金优异的磁特性由它们的磁致伸缩系数（<20ppm）和磁各向同性都很低。根据随机各向异性模型（RAM）[3]，如果晶粒尺寸减小到低于最小交换长度（D < 和纳米尺度区域。在微观尺度区域，粒度和H c之间的反比关系（Hc-D-1）表示传统的原则，即大晶粒尺寸利于软磁性能的提高，但是大的晶粒和磁畴尺寸会增加铁损。在纳米尺度区域，新的非晶微晶合金落在常规的硅钢和铁基非晶合金之间。矫顽力和晶粒尺寸（Hc-D 6）关系显示，在纳米级别，晶粒尺寸的变化，即使是少量仍可能对最终的软磁特性产生显著影响[3,20]。 目前研究的Fe 基纳米晶软磁合金带材主要有Fe-Si-B 系、Fe-Zr-B 系和Fe-B 系。具体讲主要有三种牌号，分别是牌号为Finemet 的Fe-M-Si-Cu-B(M=Nb、Cr、V、W、Mo 等)合金，牌号为Nanoperm的Fe-M-B(M=Zr、Hf、Nb、Ta等)合金[5-6]和牌号为Hitperm的(Fe,Co)-M-B(M=Zr、Hf、Nb 等)合金[4-5]。三种牌号的合金都是采用对非晶合金前驱体进行晶化处理得到纳米晶合金的方法制备而成[1]。通过晶化退火处理不但可以有效地消除合金的内应力，还可以获得纳米晶结构的合金材料，因其具有超细化的显微组织从而表现出极佳的软磁性能[6]。 不同成分对铁基非晶纳米晶软磁性能有很大影响，本文目的是阐明对微观结构和软磁性能有充分研究的元素，如硅，硼，铜，铌，锆，氮掺杂，磷，镍，钴，氢化和锗对铁基非晶纳米晶合金特性的影响。表1总结了各成分的影响结果。 表1.Fe非晶/纳米晶合金添加元素的影响 2.合金元素的影响 2.1 Si和B Fe基合金的GFA比非铁合金系如Mg，Zr，Pd基合金低得多。事实上，通过铜模铸造在Zr和Pd基合金中可获得厚度大于1mm的块状金属玻璃，而在Fe基合金中形成的带材厚度只有几微米。添加B和Si可促进合金凝固过程中非晶态结构的形成，并且B对GFA的提高效应是Si的5倍[8]。此外，应当注意，尽管B可以增强GFA，但它也可以减少一次和二次结晶峰之间的安全间隙，如图2所示。这种物 铝合金类型及型号 铝材：是以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。 铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。 铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。 【纯铝产品】 纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LG（铝、工业用的）表示。 【压力加工铝合金】 铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（L Y）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（L T）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。【铝材】 铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。 【铸造铝合金】 铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。 【高强度铝合金】 高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。 【铝合金缺陷修复】 铝合金在生产过程中，容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补，由于放热量大，容易产生热变形等副作用，无法满足补焊要求。 冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小，不会造成基材退火变形，不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高，补材与基体同时熔化后的再凝固，结合牢固，可进行磨、铣、锉等加工，致密不脱落。冷焊 第六讲晶核的长大 第五节晶核长大 一、主要内容： 液固界面的微观结构 晶体的长大机制 液固界面前沿液体中的温度梯度 晶体生长的界面形状－晶体形态 长大速度 晶粒大小的控制 二、要点： 液固界面的微观结构，光滑界面，粗糙界面的概念，杰克逊因子，不同金属结晶时的液固界面，晶体的长大机制，二维晶核长大机制，螺型位错长大机制，垂直长大机制， 液固界面前沿液体中的温度梯度，正温度梯度，负温度梯度。晶体生长的界面形状，晶体形态，树枝晶，等轴晶，长大速度，晶粒大小的控制 三、方法说明： 通过对液固界面的微观结构的讨论，说明金属型界面和非金属型界面的不同，结晶后的晶界相界的形态也不同，即晶粒的形状不同，晶粒的形状和大小对金属的性能有直接影响。液相中的温度梯度对金属的生长速度和生长方式有直接的影响，通过以上的讨论使学生对如何判断金属中的相，和如何得到所需的晶粒大小和形状有一个清楚的认识。 授课内容： 形核之后，晶体长大，其涉及到长大的形态，长大方式和长大速率。长大形态常反映出凝固后晶体的性质，而长大方式决定了长大速率，也就是决定结晶动力学的重要因素。 晶核长大的条件：第一要求液相能不断的向晶体扩散供应原子， 第二要求晶体表面能够不断的牢固的接纳这些原子。 晶核长大需要在过冷的液体中进行，但是需要的过冷度要比形核时的小。 一、固液界面的微观结构 液固界面的微观结构分为两类：光滑界面和粗糙界面 1、光滑界面：如图，在界面的上部，所有原子都处于液体状态，在界面的下部所有的 原子都处于固体状态。这种界面通常为固相的密排面，呈曲折的锯齿状又称为小平面界面。 2、粗糙界面：如图，从微观尺寸看这种界面是平整的，当从原子的尺度看这种界面是 高低不平的，液固界面的原子犬牙交错的分布着，所以又叫非小平面界面。 3、如果界面上有近0％或100％的位置为晶体原子所占有，则界面是光滑界面。 界面自由能的变化可用公式表示： 二、晶体长大机制 1、二维晶核长大机制 光滑界面时晶体的长大只能依靠二维形核机制方式长大。 2、螺型位错长大机制 晶体长大时，难免形成缺陷。实际上，具有光滑界面的晶体是以这种方式长大的，比二维机制方式长大快得多。 3、垂直长大机制 垂直长大速度很快，大部分金属晶体均以这种方式长大。 三、固液界面前沿液体中的温度梯度 Material Sciences 材料科学, 2014, 4, 225-232 Published Online November 2014 in Hans. https://www.docsj.com/doc/171126721.html,/journal/ms https://www.docsj.com/doc/171126721.html,/10.12677/ms.2014.46032 The Effect of Nanocrystals on the Plastic Deformation Ability of CuZr-Based BMG Lincai Zhang1,2, Zhenya Song3, Xiaodong Guo1, Yanhua Hou1 1Jiangsu Provincial Key Laboratory for Interventinal Medical Devices, Huai’an 2State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 3Shaoxing University, Shaoxing Email: vicande@https://www.docsj.com/doc/171126721.html, Received: Sep. 30th, 2014; revised: Oct. 15th, 2014; accepted: Oct. 30th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.docsj.com/doc/171126721.html,/licenses/by/4.0/ Abstract The CuZr-based fully amorphous alloy and composites containing in-situ nanocrystals with large size were prepared. Without the influence of specimen geometry, their mechanical behaviors un-der compression were systematically studied and compared, confirming the important role of in- situ nanocrystals on the plastic deformation ability. At the same time, the coexistence of free vo-lume and small nanocrystals can efficiently enhance the plastic deformation ability, providing a useful guideline for large plasticity in BMG composites with nanocrystalline prepared from fully amorphous alloy. Keywords Nanocrystals, Free Volume, Mechanical Behaviors, Fracture Morphology 纳米晶对CuZr基非晶合金变形行为的影响 张临财1,2，宋振亚3，郭啸栋1，侯彦华1 1江苏省介入医疗器械研究重点实验室，淮安 2西安交通大学，金属材料强度国家重点实验室，西安 3绍兴文理学院，绍兴 Email: vicande@https://www.docsj.com/doc/171126721.html, 收稿日期：2014年9月30日；修回日期：2014年10月15日；录用日期：2014年10月30日 纳米晶体 摘要：本文主要介绍了金属纳米晶体、金属氧化物纳米晶体和一些其他纳米晶体的合成方法，并对它们的性能做了些简单的介绍。纳米晶体有许多独特优异的性能，本文对相关的纳米晶体的应用也进行了介绍，随着纳米晶体制备技术的发展，纳米晶体的应用会更加广泛。 关键词：纳米晶体；金属；金属氧化物 0引言 纳米材料是指组分尺寸至少在某一个维度上介于1～100nm之间的材料。纳米材料就其结构上可以分为纳米晶体、纳米颗粒、纳米粉末、纳米管等。由于纳米材料的纳米尺寸效应，使得纳米材料出现了许多不同于常规条件下的材料性能，例如光学性、电导性、抗腐蚀性等，因此人们对纳米材料在未来材料领域的应用与发展寄予了很大期望。但由于纳米材料在结构上存在表面效应和小尺寸效应，使其能量高于平衡态，表面上原子数增多，具有较高的表面能，使得这些表面原子具有较高的活性，非常不稳定，满足一定激活条件时，就会释放出过剩自由能，粒子长大，从而也将失去纳米材料所具有的特性，使块状纳米材料的制备产生困难。而纳米晶体由于晶界数量增加，使材料的强度、密度、韧性等性能大为改善。 纳米晶体指的具有纳米尺度的晶体材料。本文将分类介绍有关纳米晶体在制备、性能、应用等方面的研究进展。 1金属纳米晶体 同传统的金属晶体相比，金属纳米晶体材料由金属纳米晶粒构成,其晶粒尺寸很小( < 100 nm) ,晶界比例很大(30% ～50% ) ,晶体的缺陷密度很高,因此它所表现出来的性能,尤其是对结构敏感的性能与粗晶材料有很大差别。 刘伟[1]等用纯度为99.8%的紫铜丝作为原料，采用自悬浮定向流技术制备出金属Cu纳米粉末，制得平均晶粒尺寸为25 nm的金属Cu纳米晶体材料，其显微硬度为1155～1190GPa,约为普通粗晶Cu材料的3～4倍,硬度随压制工艺而变化，压力增大，保压时间延长,硬度增大. 且样品硬度值受表面抛光的影响。 李才臣[2]等以工业纯铝粉为原料，采用高能球磨法制备了纯铝纳米晶体并对其硬度进行了分析，经实验发现，球磨12 小时后可得平均晶粒尺寸约34nm, 而且此时的硬度最高，可达111HV, 纯铝纳米晶的硬度随着球磨时间的延长先升高后降低，随温度的增加先升高后下降。 对于金属纳米晶体的研究不仅局限在制备方法和显微硬度方面，对于纳米晶体的生长形态和结构稳定性方面也有相关的研究。 张吉晔[3]等对Ag纳米晶体的生长形态进行了相关的研究。他们在利用电化学方法在ITO 基板上沉积出银纳米晶体，然后研究了ITO基板上的沉积电位对Ag纳米晶体生长形态的影响。如图1所示，(a)和(b)中的银纳米粒子具有良好的分散性，粒径较均匀，此时沉积电位为0.3 V 时，粒子的分布密度较小。在(c)中，晶体形貌具有显著的羽毛状形态。(d)中银纳米晶体 按照晶化机制，非晶合金纳米晶化的方法主要有：热致晶化、电致晶化、机械晶化和高压晶化。 (1) 热致晶化 热致晶化包括通常采用的等温退火法和分步退火法。等温退火法的处理过程是：快速加热使非晶样品达到预定温度，在该温度(低于常规的晶化温度)保温一定时间，然后冷却至室温，其中最关键的两个因素是退火温度和退火时间；分步退火法是在等温退火的基础上改进的一种方法，是指将非晶样品在较低温度下等温退火一定时间，然后再在较高温度下等温退火一定时间，控制好退火参数使得从非晶基体中析出尺寸在纳米范围内的晶体相。(2)电致晶化 电致晶化包括闪光退火、焦耳加热和电脉冲退火三种方式。闪光退火法是对非晶合金施加短时的强电流脉冲实现快速加热使之发生纳米晶化，这种方法可以明显减小成分对晶化后合金微结构的影响；焦耳加热法是指在非晶样品上施加较长时间的连续电流；电脉冲退火法是用高密度直流电脉冲对非晶合金进行处理使之发生纳米晶化。 (3)机械晶化 机械晶化法是利用高能球磨技术在干燥的球型装料机内，在Ar气保护下通过机械研磨过程中高速运行的硬质钢球与研磨体之间相互碰撞，对非晶粉末反复进行熔结、断裂、再熔结的过程使得非晶发生纳米晶化。该方法适应面广、成本低、产量大、工艺简单。存在的问题是研磨过程中易产生杂质、污染、氧化及应力，很难得到洁净的纳米晶体界面，对一些基础性的研究工作不利。 (4)高压晶化 高压晶化包括激波诱导和高压退火两种方式。激波诱导法是将样品置于激波管低压末端，当按一定比例配方的氢氧混合气体经点火爆炸后在低压腔内形成高温、高压、高能的激波对样品产生作用，在微秒量级的时间内，使非晶转变为晶化度很高的纳米晶态；高压退火法是指在高压下对非晶样品施加退火工艺。 轻量化铝合金汽车零件生产加工项目 规划建设方案 规划设计/投资分析/实施方案 轻量化铝合金汽车零件生产加工项目规划建设方案 调研数据显示，2017年款普通品牌车型中，铝合金零部件在转向节、 羊角中的渗透率为21%，控制臂为3%，副车架和制动钳壳体上还没有应用。由此可见，当前铝合金在普通乘用车品牌中的渗透率还在绝对低位（增长 空间广阔）！ 该轻量化铝合金汽车零件项目计划总投资10617.59万元，其中：固定 资产投资8536.32万元，占项目总投资的80.40%；流动资金2081.27万元，占项目总投资的19.60%。 达产年营业收入15992.00万元，总成本费用12134.78万元，税金及 附加188.71万元，利润总额3857.22万元，利税总额4577.96万元，税后 净利润2892.91万元，达产年纳税总额1685.04万元；达产年投资利润率36.33%，投资利税率43.12%，投资回报率27.25%，全部投资回收期5.17年，提供就业职位239个。 坚持“实事求是”原则。项目承办单位的管理决策层要以求实、科学 的态度，严格按国家《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）的要求，在全面完成调查研究基础上，进行细致的论证和比较，做到技术先进、可靠、经济合理，为投资决策提供可靠的依据，同时，以客观公正立场、科 学严谨的态度对项目的经济效益做出科学的评价。 ...... 汽车轻量化这一概念最先起源于赛车运动，它的优势其实不难理解，重量轻了，可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加速度。由于车辆轻，起步时加速性能更好，刹车时的制动距离更短。 非晶合金纳米晶薄带生产建设项目 可行性研究报告 第一章项目概况 (3) 第一节基本情况 (3) 第二节项目产品描述 (3) 由上表可见，平均空载损耗降低70%?80%,其节能效果显著.5 第三节项目背景 (5) 第二章企业基本情况 (7) 第三章产品需求分析和改造的必要性 (9) 第一节项目建设的必要性 (9) 第二节市场需求分析 (10) 第四章改造的主要内容和目标 (11) 第一节厂址选择和建设条件 (11) 第二节生产规模 (13) 第三节工艺技术方案 (13) 第四节工程方案 (17) 第五节节能 (20) 第六节环境保护与劳动安全与工业卫生 (21) 第五章项目总投资、资金来源和资金构成 (25) 第六章人员培训及技术来源 (26) 第七章项目实施进度计划 (27) 第八章公司发展战略与市场营销计划 (28) 第九章项目经济效益和社会效益分析 (28) 第一节社会效益 (28) 第二节经济效益 (29) 第十章开发项目的技术经济分析 (31) 第一节风险分析 (31) 第二节风险对策 (32) 第一章概况 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1X06C/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，被人们称为二^一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： 轻量化铝合金汽车零件项目投资分析报告 规划设计/投资方案/产业运营 报告说明— 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其物理性质表 现为密度低、强度高、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、 导热性和抗蚀性，工业上广泛使用。 该轻量化铝合金汽车零件项目计划总投资20253.24万元，其中：固定 资产投资14304.95万元，占项目总投资的70.63%；流动资金5948.29万元，占项目总投资的29.37%。 达产年营业收入47297.00万元，总成本费用36820.44万元，税金及 附加398.56万元，利润总额10476.56万元，利税总额12320.16万元，税 后净利润7857.42万元，达产年纳税总额4462.74万元；达产年投资利润 率51.73%，投资利税率60.83%，投资回报率38.80%，全部投资回收期 4.08年，提供就业职位938个。 我国新能源汽车销量快速增长。当前我国的新能源汽车发展主要由政 策扶持，得到了飞速的发展。2016年，我国新能源汽车销量为50.7万辆，同比增长53%。截止2017年11月，新能源汽车11月当月销量11.9万辆，同比增长106.7%。 目录 第一章总论 第二章项目承办单位 第三章背景及必要性 第四章市场调研分析 第五章投资建设方案 第六章项目选址分析 第七章建设方案设计 第八章项目工艺说明 第九章环境影响概况 第十章项目安全管理 第十一章风险性分析 第十二章节能分析 第十三章项目实施计划 第十四章项目投资分析 第十五章项目经济评价分析第十六章项目综合评价 第十七章项目招投标方案 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]。 常用的工业铝型材配件及连接件一览： T型螺母 材质：镀镍 用途：T型螺母直接放入铝型材槽内，转90度定位锁紧连接配合20、30、40、45、60、80系列铝型材使用。可以兼容BOSCH型材，ITEM 型材，等市场主流欧标型材。 欧标系列： 欧标20型材用T型螺母：M4-20 M5-20 欧标30型材用T型螺母：M5-30 M6-30 欧标40型材用T型螺母：M4-40 M5-40 M6-40 欧标45型材用T型螺母：M5-45 M6-45 M8-45 滑块螺母 材质：A3钢表面镀锌 用途：滑块螺母又叫方形螺母，在安装型材时，预先置于型材槽内，用于在型材上连接各种配件。 欧标30型材用滑块螺母： M5-30 M6-30 欧标40型材用滑块螺母：M4-40 M5-40 M6-40 欧标45型材用滑块螺母：M5-45 M6-45 M8-45 型材用专用螺栓： 材质：8.8级镀锌 用于槽宽为10的两段型材之间的连接。强度高，在安装之前先打孔，攻丝。 弹性扣件： 材料：镀锌冷轧板。两端型材做直角连接时，将其插入一段型材的槽内，与专用螺栓配套使用。具有固定和防转两种功能。 20系列弹性扣件，槽宽为6MM 30系列弹性扣件，槽宽为8MM 40系列弹性扣件，槽宽为8MM T型螺栓 材质：碳钢表面镀镍 用途：T型螺栓直接放入铝型材槽内，安装过程中他能自动定位锁紧，常与法兰螺母配合，是安装角座角件等配件的好帮手。T型螺栓分为30型材系列，40型材系列，以及45型材系列。 目前我公司的库存有：30系列型材用T型螺栓：T型螺栓：M6*12 T型螺栓：M6*16 T型螺栓：M6*20 T型螺栓：M6*25 40系列型材用T型螺栓：T型螺栓：M8*20-40 T型螺栓：M8*25-40 T型螺栓：M8*30-40 T型螺栓：M8*35-40 T型螺栓：M8*40-40 45系列型材用T型螺栓：T型螺栓：M8*20-45 T型螺栓：M8*25-45 T型螺栓：M8*30-45 T型螺栓：M8*35-45 T型螺栓：M8*40-45 中国科学B辑:化学 2009年 第39卷 第9期: 864~886 https://www.docsj.com/doc/171126721.html, https://www.docsj.com/doc/171126721.html, 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 无机纳米晶的形貌调控及生长机理研究 冯怡, 马天翼, 刘蕾, 袁忠勇* 南开大学化学学院新催化材料科学研究所, 天津300071 * 通讯作者, E-mail: zyyuan@https://www.docsj.com/doc/171126721.html, 收稿日期：2009-06-30; 接受日期：2009-08-05 摘要形貌及尺寸规整可控的纳米晶体的合成是目前十分引人注目的纳米材料研究领域. 制备合成中的形貌调控及其功能化是这些纳米材料能够得到应用的关键问题. 研究者们希望在纳米晶的任一阶段均能实现控制并在期望的阶段停止, 从而得到尺寸、形态、结构及组成确定的纳米晶体. 本文综述了近年来无机纳米晶体的典型合成路径, 深入探讨了纳米晶在成核、生长及熟化阶段的控制原理, 研究了液相合成纳米材料过程中晶体结构与生长行为的相关性问题, 并总结了几类具有代表性的低维、多维纳米晶体的形成规律和生长机理. 探索纳米粒子的调控合成对于纳米材料的规模化生产及应用具有重要的理论价值和指导意义. 关键词纳米材料形貌调控生长机理晶体结构水热合成 1引言 纳米粒子的调控合成是纳米科技发展的重要组成部分, 是探索纳米结构性能及其应用的基础. 纳米晶是指晶粒尺寸在纳米级的多晶体, 有大量的原子位于晶粒之间的界面上, 其结构特征有别于普通多晶体和非晶态合金材料[1]. 不同的纳米结构与不同的制备途径和合成手段相对应. 根据维度约束的不同, 纳米材料可划分为以下几类[1~3]：(1) 零维, 指在空间三维尺度均受约束, 如颗粒、团簇(指由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体)、立方体、多面体等; (2) 一维, 指在空间有两维处于纳米尺度并受到约束, 例如线、带、棒、管等; (3) 二维, 指在三维空间中有一维在纳米尺度, 超薄膜、盘状、片状. 这些纳米结构与体材料相区别, 统称为低维纳米结构. (4) 三维或称多级结构, 指由多个次级几何单体结构通过设计、组装构筑成更为复杂的建筑体, 如四角体、花状、核壳结构等. 纳米结构的分类如图1所示 . 图1 纳米材料的典型分类图[2] 无机材料不是简单无机基元的无限重复. 同样的材料组成, 特异的维度和形貌经常会造成特异的 864铝合金类型及型号
晶核的形成和长大
纳米晶对CuZr基非晶合金变形行为的影响
纳米晶体
材料非晶晶化方法
轻量化铝合金汽车零件生产加工项目规划建设方案
非晶合金纳米晶薄带生产建设可行性研究报告
轻量化铝合金汽车零件项目投资分析报告
非晶纳米晶合金材料的工艺技术、产业化和应用
工业铝型材配件及连接件
无机纳米晶的形貌调控及生长机理研究