纳米晶材料热力学函数及其在相变热力学中的应用

在应用界面膨胀模型和普适状态研究纳米晶界面热力学特性的基础上,发展了纳米晶整体材料热力学函数的计算模型,给出了以纳米晶界面上的原子分数作为权重的纳米晶体单相材料的焓、熵、自由能随界面过剩体积、温度以及晶粒尺寸发生变化的明确表达式.由此可以定量预测纳米晶材料发生相变的特征温度和临界尺寸.并以Co纳米晶为计算实例,对其相变参量进行了预测,计算结果全面证实了已有文献报道中的实验结果.由此,可以预测晶粒尺寸降低到几十纳米以下时,材料高温相的热稳定性将会增强.     

磁热效应的直接测量与测量仪器

探讨了磁热效应的两种测量方法———直接测量和间接测量,阐述了这两种测量方法的特点。间接测量需要测量一系列等温磁化曲线和热容,测量时间长,费用昂贵;直接测量是测量样品的绝热温变,简单、方便。研制了室温磁热效应直接测量仪,该测量仪采用NdFeB永磁体作为磁场系统;用该仪器直接测量了室温磁致冷材料在不同温度下的绝热温变,为研究室温磁致冷材料的磁热效应提供了一种简捷、方便的测量仪器。     

La2O3-Mo阴极材料热分析研究

采用热分析、X射线衍射、扫描电镜等方法对Mo-La2O3阴极中La2O3与Mo2C的反应情况进行了研究.实验结果表明:La2O3与Mo2C在高温下可以发生化学反应,产生单质La和金属Mo;反应物存在状态不同,二者发生反应的温度不同. 粉末样品中二者反应温度(1203K)低于阴极丝中二者的反应温度(1533K).     

放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9陶瓷织构及电性能的影响

采用溶胶-凝胶与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备了Ca3Co4O9陶瓷.通过X射线衍射、扫描电镜等表征手段,研究了放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9物相、显微结构和性能的影响.实验结果表明片状颗粒和放电等离子烧结工艺,特别是烧结温度的提高有利于Ca3Co4O9织构的形成.初步认为是片状颗粒在脉冲电流所产生的脉冲磁场作用下发生重排,使颗粒定向排列.本实验范围内,当烧结温度从700℃提高到900℃时,Ca3Co4O9晶粒取向度从0.75增大到0.87,700℃下的电阻率从6.24×10-5Ω·m降低到5.59×10-5Ω·m.此外,Ca3Co4O9块体表现出典型的半导体电学特征,电导率随着SPS烧结温度和测量温度的升高而增大,当SPS烧结温度为850℃时,P型Ca3Co4O9化合物在700℃有最大电导率.     

Recrystallization in Multi Phase Materials Containing Particles with A Two—Class Size Distribution

采用仿真和实验相结合的方法，系统研究了含有两尺寸组粒子分布的多相材料的再结晶过程．建立了可描述大粒子激发形核和小粒子钉扎作用的Monte-Carlo仿真模型．利用仿真定量研究了两种粒子各种参数对形核和再结晶晶粒长大过程的影响，表明粒子激发形核效率依赖于大粒子影响区的储存能和局部小粒子的分布状态；基体平均储存能和大粒子高应变区储存能作为驱动力和小粒子钉扎阻力的竞争，决定整体材料发生完全再结晶、部分再结晶或再结晶被完全抑制．将Al—(0．3—1．1)％Zr(质量分数)系列合金的实验结果与相同形变和粒子参数条件下的仿真结果进行了比较，再结晶组织形貌和再结晶动力学的仿真计算和实验观测符合良好。     

可加工Al2O3/BN纳米复合材料的抗热震性能

通过原位化学包覆工艺制备的可加工Al2O3/BN纳米复合材料,其抗热震性能明显优于Al2O3基体材料.热震温差△Tc从195℃提高到约395℃,抗热震损伤性能也得到相应的改善.高的抗热震断裂性能源于材料的弹性模量的大幅下降和保持了较高的强度;而优良的抗热震损伤性能则是因为具有弱层间结合的BN易产生大量的微裂纹,屏蔽了热弹性应变能,从而使热震裂纹趋向于准静态扩张.     

声化学法与放电等离子烧结制备Nd-Fe-B/α-Fe纳米晶复合磁体

采用声化学法制备Nd-Fe-B/α-Fe型双相包覆磁粉，再经放电等离子烧结（SPS）制备成致密块状磁体．研究了不同α-Fe包覆含量对复合磁体磁性能及微观结构的影响．结果表明，声化学法可以制备均匀混和的双相纳米磁粉，α-Fe纳米粉均匀的包覆在硬磁相颗粒周围．烧结后的各向同性磁体有明显的剩磁增强，具有较高的磁性能．当α-Fe包覆量为2％（体积分数）时，磁体性能最佳，其（BH）max值为148．64kJ/m^3．     

Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2室温磁致冷材料的制备新技术

利用机械合金化（mechanical alloying，简称MA）和放电等离子烧结技术（spark plasma sintering，简称SPS技术）制备了Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2室温磁致冷材料。利用XRD和SEM分析了烧结样品的相结构和显微组织．发现材料在合金化之后形成了单相结构，并在SPS烧结后保持不变。此外DSC的测量结果表明所制备烧结样品的居里温度瓦在-11℃附近，可应用于室温区磁制冷。上述结果说明利用MA和SPS技术合成Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2是一种简易、有效的新途径。     

放电等离子烧结试样中温度分布的计算及应用

在电流分配模型的基础上，建立了用于计算SPS过程中试样、模具和压头温度升高比例的计算模型，并将其用于WC—Co硬质合金烧结过程的计算。模拟结果表明WC—Co的SPS过程中除了当试样电阻率较大，相对密度较小时在试样上分配的电流小于模具之外，试样上分配的电流大于模具；试样的温度升高大于模具，小于压头，因此能量由压头和试样向模具传递。实验证明了模具测定温度低于试样温度的理论预测结果。     

钨/钴氧化物SPS直接碳化原位合成超细WC-Co硬质合金

利用放电等离子烧结（SPS）技术将WO3、Co3O4和炭黑的混合粉原位合成为致密的WC—Co硬质合金栩种。研究了合成工艺和配碳量对合金物相、致密度及显微组织的影响，结果表明：在970℃以下的一定温度范围内，碳能快速地将Co3O4还原为Co，将WO3还原碳化为WC，温度继续升高发生烧结。含碳量低时．合金中存在Co3O4，C4和C铂Co3W3等缺碳相；只有碳量合适时，合金的物相为WC-Co，密度达到其理论密度范围，晶粒度在0．5μm左右。