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本發(fā)明公開了一種鐵基非晶合金磁性材料及其制備方法。該合金材料的化 學(xué)分子式為：(Fe100-aCoa)x-Dyy-Bz-Siw，式中的x，y，z，w為原子百分?jǐn)?shù)：60≤x ≤75，5≤y≤25，20≤z≤25，0≤w≤10，0≤a≤10，且x+y+z+w＝100。該合金 的制備過程如下：將工業(yè)純金屬原料以及FeB合金按合金配方配料，采用真空 感應(yīng)熔煉成母合金，然后用單輥甩帶法制得非晶薄帶。本發(fā)明具有較好的玻璃 形成能力，且軟磁性能優(yōu)良。所需的原材料大多為工業(yè)純度，從而降低了成本， 同時(shí)制備工藝簡單，可廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料和磁性材料等方面。

鋁合金結(jié)晶組織的微細(xì)化會(huì)顯著提高鋁材的強(qiáng)韌性、組織均勻性、致密性、 耐蝕性、加工工藝性和表面質(zhì)量等，并減少偏析和裂紋等諸多鑄造缺陷。目前， 國內(nèi)外通常采用 Al-Ti-B 或 Al-Ti-C 中間合金來細(xì)化晶粒，但 Al-Ti-B 中間合金 126 的形核襯底質(zhì)點(diǎn) TiB2 本身的直徑大小在 0.5-3.0μm，而且往往以較大的聚集團(tuán) 形式存在，如此大的顆粒團(tuán)在加入到鋁合金中后會(huì)帶來一系列的副作用。而普 通 Al-Ti-C 中間合金細(xì)化效果不穩(wěn)定，易衰退，難以滿足鋁制品產(chǎn)品質(zhì)量的要 求。 Al-Ti-C 中間合金之所以細(xì)化效果不穩(wěn)定和容易衰退，是由于其中的 TiCx 晶體存在較多碳空位，從而使之失穩(wěn)，且隨 TiCx中碳空位數(shù)量的增加，Al 原子 在 TiCx 表面的偏聚及有序化受到抑制，由原來的完全共格逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆?格。因此，減少 TiCx中的碳空位是提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生核效率的關(guān)鍵。 研究表明，無空位的 TiC 是鋁的有效生核襯底，在接近凝固點(diǎn)的鋁熔體中， Al 原子能夠依附于其周圍形成一個(gè)完全共格的有序區(qū)，最終促進(jìn) α-Al 生核和鋁 晶粒細(xì)化。經(jīng)過長期的研究和探索發(fā)現(xiàn)，TiCx 中的碳空位可以被原子半徑較小 的 B、N 等原子填充，最終形成摻雜型的 TiCxB1-x和 TiCxN1-x等粒子，從而降低 空位濃度并提高異質(zhì)生核能力。 B 摻雜型 Al-Ti-C 晶種合金中含有大量直徑在 1μm 以下（亞微米）的 TiCxB1-x 晶核襯底粒子，且彌散分布，當(dāng)將該中間合金以微量（0.15%左右）加 入到待細(xì)化的鋁及其合金熔體中后，立即釋放出大量的亞微米級的摻雜型 TiC 晶核，從而使待細(xì)化鋁合金的晶粒組織得到顯著細(xì)化甚至超細(xì)化（指晶粒直徑 在微米級）。因此，采用摻雜型 Al-Ti-C 晶種合金對鋁熔體進(jìn)行晶粒細(xì)化處理 將是鋁加工行業(yè)又一次重要的技術(shù)進(jìn)步。

輕量化和綠色制造是實(shí)現(xiàn)航空航天和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域節(jié)能減排的重要手段，鋁合金是其輕量化首選，但傳統(tǒng)鋁合金服役性能不能滿足高端制造業(yè)發(fā)展的要求，制造過程也存在高污染、高能耗、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。以新思路、新原理、新材料、新工藝克服關(guān)鍵共性難題，突破鋁合金力學(xué)性能瓶頸、取代落后工藝是必然選擇。 本項(xiàng)目以多相熔體原子團(tuán)簇演變調(diào)控為突破口，發(fā)明系列納米晶種材料，提出納米晶種技術(shù)，已成為大幅提升鋁合金的綜合性能和加工工藝性能的創(chuàng)新手段。 傳統(tǒng)鑄造鋁硅合金生產(chǎn)中通常添加磷鹽、赤磷或磷銅合金調(diào)控共晶及過共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、變質(zhì)效果及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、P2O5污染嚴(yán)重的問題。生產(chǎn)中通常采用傳統(tǒng)Al-Ti-B及Al-Ti-C細(xì)化劑鋁合金基體的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，對含Si或含Zr鋁合金幾乎失去細(xì)晶強(qiáng)化作用。基于以上難題，山東大學(xué)發(fā)明了用于調(diào)控初晶硅相的Al-P系納米晶種材料及用于鋁合金晶粒細(xì)化的強(qiáng)效AlTiC-B系納米晶種材料。 Al-P系納米晶種：①節(jié)能減排：與傳統(tǒng)工藝相比，避免了P2O5有毒氣體排放，簡化工序，節(jié)能降耗。②產(chǎn)品質(zhì)量提升：實(shí)現(xiàn)了初晶硅尺度及構(gòu)型高效調(diào)控，鋁活塞鑄件抗拉強(qiáng)度提升0%，體積穩(wěn)定性和可靠性顯著提高。③高純化：可將鋁熔體中Ca、Na、Sr含量分別由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。 AlTiC-B系納米晶種：①解決了Si、Zr細(xì)化“中毒”等難題，有效調(diào)控基體相。②提升了Al-Cu系鋁熔體的流動(dòng)性，解決了熱裂、澆不足等行業(yè)難題。③提升了鑄件性能：與傳統(tǒng)Al-Ti-B相比，使A356合金屈服強(qiáng)度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉強(qiáng)度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。 獲獎(jiǎng)情況:2016年度山東省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，納米晶種合金系列產(chǎn)品與耐熱高強(qiáng)輕金屬材料的創(chuàng)制及應(yīng)用2009年度山東省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，硅-磷和鋁-磷合金研制與發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料強(qiáng)化新技術(shù)2005年度山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，富磷富碳中間合金的研究與應(yīng)用2004年度教育部技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，高效Al-P中間合金及其變質(zhì)處理

成果描述：針對微鉆在使用過程中失效的主要形式和原因，納米粉在燒結(jié)成微鉆硬質(zhì)合金的過程中，出現(xiàn)WC晶粒異常長大，帶來性能的明顯降低這個(gè)問題，研究了添加特種晶粒長大抑制劑的作用和燒結(jié)過程優(yōu)化研究。現(xiàn)已能批量生產(chǎn)Ф3.75標(biāo)準(zhǔn)微鉆生產(chǎn)用納米晶硬質(zhì)合金棒材，該棒材強(qiáng)度高、硬度高、壽命長、加工性能好、實(shí)物質(zhì)量水平已達(dá)同類產(chǎn)品（三菱、東芝、SANDVICK）的先進(jìn)水平。市場前景分析：硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家生產(chǎn)納米硬質(zhì)合金制品，特別是為國內(nèi)需求量巨大的高密度印制電路板鉆孔用微鉆的硬質(zhì)合金棒材的生產(chǎn)。 2005年消耗量超過1000萬只的PCB企業(yè)有16家，超過500萬只的企業(yè)近40家。國內(nèi)PCB行業(yè)2005年消耗微鉆總量在4億只以上，采購資金超過40億元，微鉆使用壽命短和鉆機(jī)換刀頻繁已成為制約整個(gè)PCB業(yè)提升利潤空間和產(chǎn)出效率的瓶頸。市場迫切需要鉆孔質(zhì)量好、使用壽命高、價(jià)格適中的PCB微鉆產(chǎn)品。目前國內(nèi)PCB微鉆生產(chǎn)用硬質(zhì)合金棒材每年需求量約200萬公斤，一半以上需要進(jìn)口，需求量巨大。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：橫斷面彎曲強(qiáng)度 /MPa≥3500 硬度/HRA≥92.5 WC晶粒度/μｍ﹤400nm 金相組織為A02B00C00 密度 /g/cm3≥14.4 國內(nèi)領(lǐng)先。

本發(fā)明公開了一種具有優(yōu)良磁性能的FeTbBSi系非晶合金及其制備方法。 該系非晶合金的化學(xué)分子式為Fe100-x-y-zTbxBySiz，其中x、y和z分別為Tb元素、 B元素和Si元素的原子百分?jǐn)?shù)，100-x-y-z為Fe元素的原子百分?jǐn)?shù)，1≤x≤25， 20≤y≤25，0≤z≤10。該合金的制備方法如下：將工業(yè)純金屬原料以及FeB合 金按合金配方配料，采用磁懸浮感應(yīng)熔煉成母合金，然后用單輥甩帶法制得非 晶薄帶。本發(fā)明鐵基非晶合金具有高的磁致伸縮系數(shù)，軟磁性能優(yōu)良，同時(shí)成 分簡單，并擁有良好非晶形成能力。本發(fā)明的FeTbBSi系非晶合金可以廣泛應(yīng) 用于結(jié)構(gòu)材料和軟磁材料等方面。

研制出了多個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鐵磁性非晶、納米晶軟磁合金材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、軟磁性能、耐蝕性能及對染料廢水高效降解性能，具體研究成果包括：（1）高飽和磁感低損耗納米晶軟磁合金：研制了FeSiBPCu系列納米晶軟磁合金，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)1.8T以上，1.5T/50Hz條件下的鐵損僅為0.29W/kg，是高級取向硅鋼鐵損的1/2，技術(shù)性能遠(yuǎn)優(yōu)于日本主要生產(chǎn)和大力推廣的FINEMET納米晶合金系列產(chǎn)品，在高效節(jié)能電機(jī)、無線充電系統(tǒng)、新能源汽車等技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊市場前景；（2）鐵磁性非晶合金構(gòu)件涂層：制備了厚度達(dá)9mm的非晶合金構(gòu)件涂層，非晶度90%以上，孔隙率低于1%，平均硬度達(dá)976HV，內(nèi)聚強(qiáng)度為237MPa；利用激光熔覆技術(shù)進(jìn)一步改善其力學(xué)性能，斷裂強(qiáng)度達(dá)1800Mpa，具有優(yōu)異的耐蝕性能和耐摩擦磨損性能，適用于各種功能構(gòu)件的在線修復(fù)；（3）鐵基非晶合金化學(xué)性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/納米晶合金在對染料廢水的高效降解，發(fā)現(xiàn)合金表面的“自更新”行為可有效提高合金的重復(fù)利用性，同時(shí)良好的熱磁調(diào)諧性使合金便于降解后的自動(dòng)回收，對于實(shí)現(xiàn)高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問題具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

晶硅太陽電池生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)讓學(xué)員以車間技術(shù)人員的身份參與整條晶硅太陽電池產(chǎn)線的生產(chǎn)工作。學(xué)員可以按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程操作車間生產(chǎn)設(shè)備、檢測生產(chǎn)樣品以及對電池生產(chǎn)進(jìn)行工藝仿真，從而深刻了解整個(gè)太陽電池生產(chǎn)流程以及關(guān)鍵工藝參數(shù)。 一.1.1. 場景設(shè)計(jì) 場景由制絨車間、擴(kuò)散車間、后清洗車間、PECVD鍍膜車間、絲網(wǎng)印刷車間和分選包裝車間六大場景組成。場景素材從多個(gè)真實(shí)工廠采集而來，高保真還原車間設(shè)備與生產(chǎn)流程 場景模型主要包括：潔凈車間、制絨機(jī)、自動(dòng)上下料機(jī)、硅片、電子天平、分光光度計(jì)、電源柜、水冷機(jī)、空壓機(jī)、化學(xué)液柜、電腦，鍵盤、鼠標(biāo)、擴(kuò)散爐、石英舟、插片房、傳遞窗、純水箱、石英舟清洗槽、防毒面具、試驗(yàn)臺(tái)、緩沖墊、防化服、源瓶、氣柜、硅槳、方阻測試儀，萬用表，石墨舟、PECVD鍍膜機(jī)、舟車、烘箱、全自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)、網(wǎng)版、刮刀、攪拌機(jī)、槳料、夾具、接觸電阻測試儀、燒結(jié)爐、IV分選儀、硅片盒、五格花藍(lán)等... 一.1.2. 互動(dòng)設(shè)計(jì) 第一人稱視角控制主角場景漫游，學(xué)員可以在三維空間中自由活動(dòng)和觀察場景中的物體。 拾取物體操作采用3D空間實(shí)際抓取的方式，沒有采用一般游戲中的背包欄方式，而當(dāng)需要同時(shí)拾取多個(gè)物體時(shí)則提供3維工具用于裝放，采取這種方式會(huì)更加接近現(xiàn)實(shí)，使學(xué)員更真實(shí)的體驗(yàn)實(shí)際工具的存放及使用的技巧。 各生產(chǎn)車間按照真實(shí)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)生產(chǎn)任務(wù)，完成當(dāng)前任務(wù)后才能進(jìn)入下一個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)記錄完成時(shí)間以及工藝仿真結(jié)果 縮略地圖實(shí)時(shí)顯示角色位置與任務(wù)點(diǎn)位置 第一人稱視角與特寫觀察視角無縫平滑撤換 機(jī)器與設(shè)置仿真控制，通過機(jī)器控制面板設(shè)置工藝參數(shù)，控制啟動(dòng)生產(chǎn)，檢測生產(chǎn)結(jié)果 表單填寫與作業(yè)報(bào)告生成 使用儀器與設(shè)備檢測生產(chǎn)樣品 操作規(guī)程與關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)主動(dòng)提示學(xué)習(xí) 原理動(dòng)畫演示

霧化噴射沉積成形技術(shù)近年來被廣泛用于研究和發(fā)展高性能的快速凝固材料。該技術(shù)最突出的創(chuàng)新點(diǎn)在于，將液態(tài)金屬的霧化和霧化熔滴的沉積自然地結(jié)合在一起，是一種短流程快速凝固體材料制備新技術(shù)。噴射沉積成形塊體致密件的形成，是在特定條件下的凝固過程。其基本特點(diǎn)是在沉積表面形成一層極薄的液膜，塊體致密件的形成則是這一液膜不斷凝固、推進(jìn)的過程。在多年研究噴射成形技術(shù)的基礎(chǔ)上，楊濱教授及其課題組成員近年利用噴射沉積成形技術(shù)成功地制備出了最大直徑為380mm、最大厚度12～13mm的La62Al15.7(Cu, Ni)22.3大塊非晶合金，這是國際上迄今報(bào)導(dǎo)的最大尺寸的鑭基非晶合金樣品。DSC測試結(jié)果表明，沉積態(tài)La62Al15.7(Cu, Ni)22.3非晶合金的過冷液相區(qū)寬度DTx和約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度Trg均高于單輥旋轉(zhuǎn)熔體快淬或銅模鑄造法制備的同成分非晶合金。 已獲得中國發(fā)明專利，楊濱，劉宗峰，張勇，張濟(jì)山，陳國良，一種噴射沉積成形制備鑭基大塊非晶合金的方法，專利號(hào)：ZL200510086239.6。“高熔點(diǎn)高合金化材料快速凝固氣霧化制備技術(shù)”，獲中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（2003.12）。

本發(fā)明公開了一種非晶合金零件的快速成形方法，包括首先對 電磁成形系統(tǒng)中的電容器充電，然后采用電脈沖放電對非晶合金進(jìn)行 快速升溫使其溫度升至過冷液態(tài)溫度，在溫度達(dá)到設(shè)定溫度停止電脈 ·549·沖放電，同時(shí)使所述電磁成形系統(tǒng)的電容器放電，產(chǎn)生電磁力并驅(qū)動(dòng) 過冷液態(tài)的非晶合金變形至模具中，即可實(shí)現(xiàn)非晶合金零件的快速成 形。本發(fā)明還公開了利用上述方法所制備的非晶合金零件。本發(fā)明通 過對熱塑性成形過程中的加熱方式、成形驅(qū)動(dòng)方式

本發(fā)明公開了一種基于洛倫茲力的非晶合金成形方法及裝置， 該方法包括：非晶合金樣件在感應(yīng)電流的作用下升溫至過冷液態(tài)區(qū)， 同時(shí)在洛倫茲力的驅(qū)動(dòng)下變形至模具冷卻成形；感應(yīng)電流和洛倫茲力均由成形線圈放電產(chǎn)生，感應(yīng)電流由設(shè)置在成形線圈周圍的導(dǎo)體在成 形線圈放電過程中感應(yīng)產(chǎn)生，洛倫茲力由放電過程中成形線圈產(chǎn)生的 磁場與非晶合金樣件流過的感應(yīng)電流共同作用產(chǎn)生，導(dǎo)體與非晶合金 樣件構(gòu)成感應(yīng)回路，以使感應(yīng)電流流過所述非晶合金樣件。非晶合金 樣件的升溫、成形、冷卻過程在數(shù)毫秒脈沖放電時(shí)間內(nèi)一次完成，具 有升溫、成形、冷