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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:采用熔体急冷法,将钐含量为30%(质量分数)的钐铁母合金在高真空旋淬一体炉中进行急冷处理,制得急冷SmFe合金薄带.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、热重-示差扫描量热分析仪(TG-DSC)、氧氮氢联测仪等对氮化前后急冷态钐铁合金进行了显微组织和结构、氮含量的测定,分析了渗氮效果.结果表明,随着冷却速率的增加,钐铁合金薄带的微观结构显著细化.当旋淬一体炉的单辊转速超过34.0 m·s-1,制得了一种晶体与非晶体共存的急冷态钐铁合金,由接近Sm2Fe17正成分的晶相与非晶相基体组成.对合金进行渗氮处理后发现,N原子进入到急冷钐铁合金后,形成了以Sm2 Fe17Nx和α-Fe为主相的晶体与含氮非晶体共存的化合物,气体渗氮量可以达到4.155%.这种晶体与非晶体共存的结构特征可以改善钐铁合金的渗氮效果....
摘要:在高真空电弧熔炼及单辊旋淬一体炉制备钐铁合金薄带实验中,通过控制辊轮转速来实现不同的冷却速率(105~ 106 K·s-1).在快速冷凝钐铁合金的过程中,由于存在非常高的温度梯度,落至辊轮上的合金液滴会迅速冷凝成连续的非晶或微晶薄带.通过XRD物相检测手段研究快淬钐铁合金不同速率下的相结构演变.结果表明:在常规冷却条件下凝固得到的钐铁合金中具有α-Fe,SmFe3,SmFe2和Sm2 Fe17 4种物相;在快速冷凝条件下,钐铁合金的d-Fe相消失,随着冷却速率增大,SmFe3相也消失,合金中只剩下SmFe2和Sm2 Fe17相;冷却速率继续增大时,快淬钐铁中出现非晶,且随着冷却速率的增大,非晶含量增多;此外,当快淬速率升至36.5 m·s-1时,非晶含量可达到50%左右....
摘要:浸入式水口内吸附杆结构对夹杂物运动行为有直接影响,吸附杆壁面凹槽类型不同,夹杂物在其内部碰撞聚集的效果不同.通过水模拟试验,研究了浸入式水口内吸附杆凹槽类型对夹杂物碰撞聚集的影响.结果表明,夹杂物粒子在矩型凹槽内碰撞、聚集区主要集中在凹槽上部,在钩型凹槽内碰撞、聚集区主要集中在凹槽中下部.矩型凹槽较钩型凹槽更有利于夹杂物的聚集,即矩形凹槽内的夹杂物更容易与壁面碰撞,凹槽吸附夹杂物的能力更强....
摘要:通过XRD、SEM等手段研究了快淬钐铁合金的氮化处理工艺.研究结果表明:快淬钐铁薄带经氮化后主要由Sm2Fe17Nx、α-Fe、Fe2O3和Sm2O3组成;含有非晶的快淬钐铁薄带经过氮化处理之后,发生了部分晶化,但结晶度较低或晶粒很小,没有过分长大,基本保持了快淬薄带的晶粒尺寸;渗氮后贴辊面上散落排列着清晰可见的细小晶粒,最大晶粒尺寸在5μm左右,自由面上球形颗粒的边界处杂乱地分布着含有氮化物的白色物质,且快淬速度越大的薄带上析出的白色物质越多....
摘要:采用快速凝固技术可制备出综合性能优于铸造状态的微晶合金,利用真空旋淬炉制备出了不同冷却速度下的钐铁合金,研究了其显微组织结构和相构成演变规律,并对其进行了氮化处理.结果表明,随着快冷速率的增加,合金中元素偏析程度降低,组织特征呈现粗大树枝晶粒向微晶的演变,当辊速达到24.0 m/s时,可得到微晶钐铁合金.在420℃对微晶钐铁合金直接进行氮化处理,其晶粒长大倾向很小.晶粒细小,晶界面积增大,使得有效渗氮点增多,促进了氮原子的扩散,但氮原子主要以含氮化合物的形式分布在晶粒的边界,导致了晶界与晶粒内部的氮化不均匀....
摘要:为探究钐铁熔体气雾化过程中高压环境和雾化介质组分对雾化结果的影响规律,基于紧耦合气雾化喷嘴结构,采用Fluent软件对熔体高压气雾化淬冷过程进行模拟,分析不同环境压力和氮气-氩气混合组分下的熔体雾化氮淬过程.结果表明,环境压力越大雾化效果越好,纯氮气组分下达到相对理想的雾化效果的最低环境压力为3.0 MPa;随着氩气含量的增加,雾化效果在较低的环境压力下提前达到相对理想的稳定程度,但过多的氩气不利于雾滴的冷却与后续熔体渗氮的研究,综合考虑雾化效果较理想的条件为,氮气、氩气体积比为1:3,环境压力为2.0 MPa....
摘要:通过建立高压环境下雾化液滴传热与冷却的理论模型,分析了钐铁合金液滴雾化凝固过程中的冷却阶段,重点讨论了环境压力和液滴尺寸对冷却行为的影响.分析结果表明,冷却过程中对流传热系数随环境压力的升高而增大,随液滴尺寸的减小而增大,尺寸越小,传热系数变化越明显;环境压力升高可使雾化液滴在0.000 2 s或更短的时间内以更大的对流传热系数进行热量传递;随环境压力的升高,液滴的冷却速率增大,形核过冷度也有缓慢增大的趋势,直径50 μm以内的液滴的冷却速率达106K/s,形核过冷度达200℃以上.在实际的雾化过程中,环境压力通过减小液滴尺寸显著提高冷却速度,增大形核过冷度....
摘要:为探究初始雾化破碎情况,采用数值模拟的方法,结合龙卷风形成原理对金属熔体初始雾化进行理论分析,模拟不同流动形式以及气液比的初始雾化过程.结果表明:与无旋转流动形式相比,旋转流场涡旋作用更容易使熔体形成液膜,气体利用率高;在相同熔体流量下,存在临界气体质量流量0.003 8 kg/s,使液流由喷泉式破碎突变成经典的伞状液膜破碎形式....
[硕士论文] 张凯璇
冶金工程 华北理工大学 2017(学位年度)
摘要:SmFeN系永磁材料具有优异的磁性能和良好的温度稳定性,但目前仍没有实现高效制备的方法。雾化法具有高效快速制备优质粉体的优点,为SmFeN永磁材料的生产提供了一条新途径,其中关键步骤之一是钐铁合金雾滴的氮淬过冷骤凝过程。本文通过理论模型的建立分析高压环境雾滴的冷却阶段,并进行热态实验,研究氮化前后钐铁合金的微观组织、相结构等,从独特的角度,对气雾化条件下钐铁合金熔滴的氮淬过冷骤凝进行预测,为研究气雾化法制备SmFeN粉体的控制工艺奠定基础。
  理论研究表明在钐铁合金液滴雾化的冷却凝固过程中,对于尺寸相同的雾滴,升高环境压力可使雾化液滴在0.0002s或更短的时间内以更大的对流传热系数进行传热,增大冷却速率,形核过冷度有缓慢增大的趋势;液滴尺寸减小,冷却速率和形核过冷度明显增大,直径50μm以内的液滴的冷却速率达106K/s,形核过冷度达200℃以上。在实际的雾化过程中,高压操作有利于在破碎阶段细化雾滴粒径,从而在随后的凝固过程中显著提高冷却速度,增大形核过冷度。
  热态实验结果表明采用熔体旋淬法制备快淬态钐铁合金的冷却速率在105K/s-106K/s,与气雾化的冷却速率在同一范围内;将含钐30%的钐铁原料在常规冷却条件下凝固得到的合金中具有α-Fe、SmFe3、SmFe2和Sm2Fe17四种物相,但在快淬条件下,钐铁合金中不存在α-Fe,冷却速率增大至5×105K/s,SmFe3相消失,合金中只剩下SmFe2和Sm2Fe17,冷却速率达到约7×105K/s时,快淬钐铁中出现非晶,非晶含量随冷却速率的升高而增多;氮化处理后,合金中有Sm2Fe17Nx生成,部分N原子进入非晶态钐铁并均匀分布,非晶相发生了部分晶化。经DSC热分析,合金的玻璃态转变温度在435℃左右,晶化起始温度Tx为450℃,晶化峰温度Tp约为520℃;快淬钐铁的贴辊面和自由面在氮化前后均存在很大差异,渗氮后表面析出含氮化物的白色物质。
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