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成果描述：針對(duì)微鉆在使用過(guò)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(guò)程中，出現(xiàn)WC晶粒異常長(zhǎng)大，帶來(lái)性能的明顯降低這個(gè)問(wèn)題，研究了添加特種晶粒長(zhǎng)大抑制劑的作用和燒結(jié)過(guò)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(zhǎng)、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(chǎng)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(guó)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(guò)1000萬(wàn)只的PCB企業(yè)有16家，超過(guò)500萬(wàn)只的企業(yè)近40家。國(guó)內(nèi)PCB行業(yè)2005年消耗微鉆總量在4億只以上，采購(gòu)資金超過(guò)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(rùn)空間和產(chǎn)出效率的瓶頸。市場(chǎng)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(guó)內(nèi)PCB微鉆生產(chǎn)用硬質(zhì)合金棒材每年需求量約200萬(wàn)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(shì)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先。

本發(fā)明公開(kāi)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(jiǎn)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。

本發(fā)明公開(kāi)了一種非晶軟磁復(fù)合材料的制備方法。該制備方法包含制備非晶薄帶、脆化退火、球磨制粉、鈍化處理、壓制成型、熱處理和固化步驟，所述的非晶軟磁復(fù)合材料的合金成分為鐵基非晶合金，該合金的組成以原子比表示滿足下式：Fe100-a-b-cTaMbDc，其中，15≤a≤30，0< b≤5，0< c≤3，T為選自Si、B或C中的一種或幾種，M為選自Mo、Zr、Y、Ni、Ti或Cr中的一種或幾種，D為選自稀土類元素中的一種或幾種。本發(fā)明公開(kāi)的非晶軟磁復(fù)合材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單、成本低，采用磷酸稀釋液進(jìn)行鈍化，無(wú)需添加其他絕緣劑就可以形成均勻的絕緣層，所得軟磁復(fù)合材料磁導(dǎo)率高、損耗低，直流偏置特性優(yōu)異。

各向異性納米晶釹鐵硼磁體的制備方法：（1）完全氫歧化或部分氫歧化Nd-Fe-B磁粉的制備；(２)壓坯的制備，將步驟（１）制備的完全氫歧化Nd-Fe-B磁粉或部分氫歧化Nd-Fe-B磁粉裝入模具中，在惰性氣體保護(hù)下于室溫對(duì)磁粉施壓，當(dāng)磁粉所受的壓強(qiáng)從0?MPa增加至100MPa?～600MPa后停止施壓；?(３)??熱壓變形-脫氫重組，將壓坯在真空條件下升溫至680℃～850℃，然后在該溫度和氫分壓PH2為0Pa?＜PH2?≤?1kPa的條件下，對(duì)所述Nd-Fe-B壓坯施加恒定壓力進(jìn)行熱壓變形-脫氫重組，所施壓力值以Nd-Fe-B氫歧化物壓坯在熱變形-脫氫重組過(guò)程中承受的壓強(qiáng)在30MPa?~1.5MPa之間變化為限，保溫保壓時(shí)間為5～120分鐘。本發(fā)明所述各向異性納米晶釹鐵硼磁體的制備方法，可提高各向異性釹鐵硼磁體的性能，并降低能耗。

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(duì)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(jí)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(wú)線充電系統(tǒng)、新能源汽車等技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊市場(chǎng)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(duì)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(duì)于實(shí)現(xiàn)高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問(wèn)題具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

在 Nature，Science，Physical Review Letters，Advanced Materials 等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文 200 余篇，申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利 65 件，授權(quán)發(fā)明專利 22 件。2010 年相關(guān)塊體非晶復(fù)合材料韌化的工作被 Nature-Asia Materials 做專題評(píng)述，多項(xiàng)其它工作還被 Science，Materials Today，Nature 等學(xué)術(shù)雜志做專題評(píng)述以及其它世界各國(guó)媒體報(bào)道。在新一代超高強(qiáng)鋼和先進(jìn)耐熱鋼研究上取得了國(guó)際水平的研究成果，其中關(guān)于超高強(qiáng)鋼的成果被國(guó)際權(quán)威給予很高的評(píng)價(jià)，同時(shí)被科技部評(píng)為“2017 年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”并在央視新聞聯(lián)播報(bào)道。超高強(qiáng)鋼；先進(jìn)高熵合金；塊體非晶合金；非晶納米晶軟磁合金；非晶態(tài)耐磨耐蝕合金；非晶與高熵合金釬焊材料；高熵合金生物材料；高強(qiáng)耐蝕鎂合金。

采用試驗(yàn)檢測(cè)與理論分析相結(jié)合、宏觀測(cè)試與微觀結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合氣固還原反應(yīng)基本原理與分子動(dòng)力學(xué)模擬相結(jié)合的方法，研究了氣固還原過(guò)程中的鐵氧化物顆粒表面鐵晶須的形成、生長(zhǎng)形態(tài)；研究還原氣體組成、溫度、脈石成分或添加劑、表面改質(zhì)預(yù)處理等對(duì)顆粒表面新生鐵晶須生長(zhǎng)狀態(tài)、生長(zhǎng)速度的影響和作用機(jī)理，重點(diǎn)探明鐵礦粉顆粒表面鐵晶須的形成、長(zhǎng)大的機(jī)理，以及鐵礦粉顆粒間鐵顆粒間的粘結(jié)、橋接方式和相互作用規(guī)律；為揭示流態(tài)化還原中鐵礦粉粘結(jié)失流問(wèn)題及其控制奠定理論基礎(chǔ)和參考依

本成果以原有的直寫型3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)于現(xiàn)有3D打印技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，高效的微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑技術(shù)。實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)納米晶器件的高效構(gòu)筑，進(jìn)一步提升器件的光溢出效率。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 成果源于國(guó)家自然科學(xué)基金“異價(jià)摻雜量子點(diǎn)的合成、聚合物基復(fù)合塊體3D打印制造與性能研究”，項(xiàng)目編號(hào)51872030。本成果以原有的直寫型3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)于現(xiàn)有3D打印技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，高效的微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑技術(shù)。實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)納米晶器件的高效構(gòu)筑，進(jìn)一步提升器件的光溢出效率。傳統(tǒng)發(fā)光器件由于器件材料的折射率高于空氣，光從器件內(nèi)部向空氣傳播時(shí)，部分光會(huì)在器件的內(nèi)表面發(fā)生全反射，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效的光溢出效果。2017年，Nature Photonics上報(bào)道的塊體熒光器件內(nèi)部發(fā)出的光大量的在器件邊緣聚集（75%），正面與背面光溢出量的總和僅僅為25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件內(nèi)部微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑為基礎(chǔ)，通過(guò)微結(jié)構(gòu)在器件內(nèi)部的全反射界面構(gòu)筑，改變光在材料內(nèi)部的傳輸路徑，實(shí)現(xiàn)器件正面的光溢出效果增強(qiáng)。 本專利的高光溢出效果可以廣泛的應(yīng)用于激光器、LED照明領(lǐng)域，提升能源利用效率。目前本專利可以將塊體材料單側(cè)約為~25%的溢出效率提升至~80%，約為3.2倍的提升。保守估計(jì)將此技術(shù)用于實(shí)際器件中，可以實(shí)現(xiàn)2倍以上的提升，這就意味著對(duì)于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明約占全球能源消耗的15%-19%，全球溫室氣體排放的5%-6%。據(jù)統(tǒng)計(jì)2021年，全球照明市場(chǎng)總市值達(dá)到8089億元。照明技術(shù)是任何一個(gè)國(guó)家與地區(qū)都不可或缺的，高效的照明技術(shù)不僅可以為解決全球的能源危機(jī)提供有效解決途徑，同時(shí)為減少碳排放作出巨大貢獻(xiàn)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。