強(qiáng)磁場下塊體非晶合金的形成規(guī)律及作用機(jī)制中文摘要

研究表明：強(qiáng)磁場影響了合金熔體中的原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及非晶合金的形成和晶化過程?；趶?qiáng)磁場對鐵磁性和非鐵磁性合金的影響機(jī)理可能不同，本項目以鋯基、稀土基及鐵基非晶合金為研究對象，利用微觀組織分析技術(shù)和相變理論來研究強(qiáng)磁場對合金凝固組織的影響，通過對比非晶樣品的室溫壓縮行為、泊松比、磁性能、低溫晶化行為等來分析強(qiáng)磁場對非晶合金區(qū)域性微結(jié)構(gòu)的影響，旨在建立非晶合金微觀組織及區(qū)域性微結(jié)構(gòu)與磁場條件、合金體系、冷卻方式等的聯(lián)系，明確強(qiáng)磁場對非晶合金的微觀組織及區(qū)域性微結(jié)構(gòu)的影響，了解強(qiáng)磁場對不同類型合金作用機(jī)制的異同，揭示強(qiáng)磁場對非晶合金形成的影響規(guī)律，達(dá)到利用強(qiáng)磁場來提高合金的非晶形成能力、調(diào)制非晶合金微結(jié)構(gòu)的目的，為利用強(qiáng)磁場改善塊體非晶合金性能和開發(fā)新材料提供基礎(chǔ)。

強(qiáng)磁場能影響合金中的各種中短程有序結(jié)構(gòu)的形成，為調(diào)控非晶合金的微觀組織和性能提供了一種有效手段。在本項目執(zhí)行期間，制備了多種鋯基、稀土基、鐵鈷基及鐵基非晶合金，研究了部分合金的玻璃形成能力、熱穩(wěn)定性和性能，著重研究了強(qiáng)磁場對Zr60Cu20Ni10Al10、Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5、RE55Al25Co20、(Fe0.36Co0.36B0.192Si0.048Nb0.04)100-xCux、Fe84B10C6、Fe83B10C6Cu1、Fe76C7Si3.3B5P8.7和Fe75.3C7Si3.3B5P8.7Cu0.7等非晶合金的微觀組織和性能的影響，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場對不同非晶合金的微觀組織和性能的影響規(guī)律不同。研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)磁場并未改變兩種鋯基塊體非晶合金的最終晶化產(chǎn)物，但通過抑制晶化相的長大而抑制了晶化反應(yīng)的進(jìn)行。強(qiáng)磁場促進(jìn)了稀土基非晶合金Nd55Al25Co20、Gd55Al25Co20和La55Al25Co20中晶化相的形成。在本項目所用實驗條件下，強(qiáng)磁場對FeCo基非晶合金的晶化過程和磁性能無顯著影響。強(qiáng)磁場明顯促進(jìn)了Fe基非晶合金中α-Fe相的形成，這種促進(jìn)作用在晶化溫度附近最顯著。強(qiáng)磁場對不同鐵基非晶合金中α-Fe形成的影響機(jī)制有所不同。在Fe84B10C6非晶合金中，強(qiáng)磁場促進(jìn)了α-Fe的形核，而對α-Fe的平均晶粒尺寸無明顯影響；在Fe83B10C6Cu1非晶合金中, 強(qiáng)磁場促進(jìn)了α-Fe相的形核和長大，但未改變Fe83B10C6Cu1合金的晶化機(jī)制；在本項目所用實驗條件下，F(xiàn)eBC(Cu)合金退火后的軟磁性能惡化；強(qiáng)磁場促進(jìn)了Fe75.3C7Si3.3B5P8.7Cu0.7非晶合金中α-Fe相的形核，同時細(xì)化了α-Fe晶粒，但并未改變其晶化機(jī)制；在合適的條件下，強(qiáng)磁場明顯提高了Fe75.3C7Si3.3B5P8.7Cu0.7合金的軟磁性能。在初始晶化階段，F(xiàn)e84B10C6、Fe83B10C6Cu1、Fe76C7Si3.3B5P8.7和Fe75.3C7Si3.3B5P8.7Cu0.7四種鐵基非晶合金的JMA指數(shù)分別為2.455、3.285、1.69和2.47，其晶化機(jī)制不同。這些結(jié)果對利用強(qiáng)磁場來調(diào)控非晶合金的微觀組織和性能提供了支持。

Al基非晶合金因其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐蝕、廉價等特點在航空航天及交通運(yùn)輸領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力；然而非晶形成能力差、制備塊體材料困難成為其實際應(yīng)用的嚴(yán)重障礙。本申請引入冷噴涂技術(shù)以最大程度地減小制備材料尺寸對合金形成能力的依賴，突破Al基非晶合金大尺寸塊體的制備瓶頸，為新材料的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。.研究首先以我室自主研制的AlNiY基非晶合金為基礎(chǔ)調(diào)整和確定元素組成，霧化制備粉體喂料并檢測粉體相關(guān)特性；同時模擬研究冷噴涂過程中不同狀態(tài)（預(yù)熱溫度與飛行速度）顆粒撞擊后絕熱升溫、塑性變形、有效結(jié)合等情況以及冷卻過程對組織形成的影響；然后以模擬結(jié)果為依據(jù)，冷噴涂制備有針對性的非晶合金樣品；考察顆粒的沉積、結(jié)合行為以及合金的組織結(jié)構(gòu)特點；通過數(shù)值模擬并輔以組織性能分析的方法解決相關(guān)科學(xué)問題，揭示非晶合金塊體的形成規(guī)律；優(yōu)化和確定噴涂工藝，冷噴涂制備優(yōu)質(zhì)的Al基非晶合金塊體并進(jìn)行相關(guān)后續(xù)處理及組織性能檢測。

Al基非晶合金因其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐蝕、廉價等特點在航空航天及交通運(yùn)輸領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力；然而非晶形成能力差、制備塊體材料困難成為其實際應(yīng)用的嚴(yán)重障礙。本申請引入冷噴涂技術(shù)以最大程度地減小制備材料尺寸對合金形成能力的依賴，突破Al基非晶合金大尺寸塊體的制備瓶頸，為新材料的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 研究首先以我室自主研制的AlNiY基非晶合金為基礎(chǔ)調(diào)整和確定元素組成，霧化制備粉體喂料并檢測粉體相關(guān)特性；同時模擬研究冷噴涂過程中不同預(yù)熱溫度與飛行速度顆粒撞擊后絕熱升溫、塑性變形、有效結(jié)合等情況以及冷卻過程對組織形成的影響；然后以模擬結(jié)果為依據(jù)，冷噴涂制備有針對性的非晶合金樣品；考察顆粒的沉積、結(jié)合行為以及合金的組織結(jié)構(gòu)特點；通過數(shù)值模擬并輔以組織性能分析的方法解決相關(guān)科學(xué)問題，揭示非晶合金塊體的形成規(guī)律；優(yōu)化和確定噴涂工藝，冷噴涂制備優(yōu)質(zhì)的Al基非晶合金塊體并進(jìn)行相關(guān)后續(xù)處理及組織性能檢測。 首先，完成了Al基非晶合金的成分設(shè)計；通過霧化制粉技術(shù)制備出滿足冷噴涂要求的非晶合金粉體；確定了合金的熔煉工藝和霧化制粉工藝；考察了采用高純原材料及工業(yè)級原材料制粉的可能性；對粉體非晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確認(rèn)，對粉體相關(guān)工藝特性進(jìn)行了分析。其次，在沉積行為模擬方面，對于一種新型合金材料，通過現(xiàn)有資料與數(shù)據(jù)分析，結(jié)合對實際制備材料的相關(guān)測試，獲得了建立本構(gòu)方程及物理模型的必要數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)了新材料數(shù)據(jù)缺乏問題；掌握了ABAQUS軟件模擬、Lagrange和Euler法算法以及它們在本項目上的具體應(yīng)用。第三，通過模擬和實驗了解了非晶顆粒沉積行為，確定了相關(guān)冷噴涂工藝參數(shù)調(diào)控范圍，制備了分散顆粒、涂層及沉積體樣品，確定了制備材料的非晶組織結(jié)構(gòu)，初步實現(xiàn)了項目目標(biāo)。第四，初步測試了制備材料的硬度、結(jié)合強(qiáng)度、表面粗糙度、耐腐蝕性能等指標(biāo)，考察了涂層形成與致密化機(jī)理。相關(guān)工作為冷噴涂非晶涂層制備及該技術(shù)的實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

電價形成機(jī)制改革的前提是對電力資產(chǎn)重組和企業(yè)再造，其核心是發(fā)、輸配、供分開，從而形成發(fā)電側(cè)、供電側(cè)多家競爭，輸配電網(wǎng)區(qū)域性壟斷經(jīng)營的所謂“兩側(cè)競爭、中間壟斷”的格局。電價形成機(jī)制要引人競爭，并遵循電力供求與電價間的互動規(guī)律，電力供求變化

會影響電價升降;反之，電價變動也會影響電力供求突化。電力供給大于電力需求，電力供給者(發(fā)電商)競爭，使電價下降;電力供給小于電力需求，電力需求者(消費(fèi)者)競爭，使電價上升;電力供給等于電力需求，電力供求達(dá)到平衡。電價上升，電力供給增加，電力需求減小;電價下降，電力供給減小，電力需求增加。顯然，電力供求與電價也遵循市場經(jīng)濟(jì)的一般規(guī)律那樣呈現(xiàn)雙向互動規(guī)律。英國電力市場由全部電量現(xiàn)貨交易改為期貨交易與現(xiàn)貨交易相結(jié)合的經(jīng)驗;美國加州壓低定死終端用戶電價，從而引發(fā)電力緊張甚至停電的教訓(xùn)，究其原因都是違背電力供求與電價互動規(guī)律所致。