包含纳米尺度效应的稀土与Sm-Co化合物基础数据集

作者:

1. 数据集中存在以下问题:(1)“数据库(集)基本信息简介”中“数据库(集)组成”介绍说数据集涉及17个稀土元素和9个稀土化合物,其中的9种稀土化合物应该是论文描述中表2的“目前已知的所有Sm-Co化合物”的9种化合物:分别为“Sm9Co4、SmCo2、SmCo3、Sm2Co7、Sm5Co19、SmCo5、SmCo7、Sm2Co17、SmCo9.8”,但是在在线系统中,传统粗晶体系和纳米体系里,都有化合物Sm3Co、Sm5Co2,并不在上述9中化合物里,而9个化合物里的“Sm9Co4”,在数据系统中,并没有其信息,请作者解释这种情况,如有问题,请在论文中相应部分进行修改。 文中表述不够严谨,我们进行了相应修改,应该是:“目前已知的所有Sm-Co化合物:Sm3Co、Sm5Co2、SmCo2、SmCo3、Sm2Co7、Sm5Co19、SmCo5、SmCo7、Sm2Co17、SmCo9.8”,文中原列出的Sm9Co4(原子比为2.25)是以前文献报道的近似成分比例的化合物,目前已经为国际上确认准确成分是Sm5Co2(原子比为2.5)。在线系统中传统粗晶体系和纳米体系里的化合物Sm3Co、Sm5Co2均正确,论文中表述已进行了修改。 2. 另请在论文中解释类似“Sm5Co19 R”、“Sm5Co19 H”的含义,即化合物后面加“R”或“H”代表的意义; R和H分别表示菱方和六方的晶体结构,即这个化合物含有同分异构体。文中相应补充了说明。 3. 在“数据库(集)基本信息简介”中数据时间范围是2005年-2015年,但是在查阅数据的时候,并没有发现数据的相关时间体现,请问是否有可以体现数据时间的地方? 体现数据时间的地方在数据来源的说明那部分,即在线系统提供了数据发表的文献,那里都有时间,参见图7。 4. 在“数据库(集)基本信息简介”中作者提供的数据服务系统网址有两个:http://redatabase.bjut.edu.cn/CMS/ 和http://matsec.ustb.edu.cn,但是论文中介绍的都是第一个网址中的数据,没有见有第二个网址的介绍,如果第二个网址是有用的,请加以介绍和如何使用; 第二个网址是科技部材料科学数据共享网的,有时因系统问题不很顺畅,为此,我们还是只列出第一个地址吧。 5. 引言部分,请确认“磁距”是否应为“磁矩”。 谢谢指正!应该是“磁矩”。 6. 请全文统一“Sm2Co17(R)”的写法。 已全部统一。 7. 建议在“纳米体系示例”一节中,像前一节一样,对每一个数据项作中文解释。 已经逐项全部补充齐全。 8. 数据质量控制和评估部分,建议说明下怎么才能成为授权用户,是否注册了就属于授权用户? 只要注册单位性质没有问题即属于授权用户,已经在文中做了说明。 根据近两年对本文数据库的贡献,我们增加了一位论文合作者,刘东,其贡献补充加在文后。

【2016-05-24】 评论来自:版本 1
责编:

1.数据集中存在以下问题:(1)“数据库(集)基本信息简介”中“数据库(集)组成”介绍说数据集涉及17个稀土元素和9个稀土化合物,其中的9种稀土化合物应该是论文描述中表2的“目前已知的所有Sm-Co化合物”的9种化合物:分别为“Sm9Co4、SmCo2、SmCo3、Sm2Co7、Sm5Co19、SmCo5、SmCo7、Sm2Co17、SmCo9.8”,但是在在线系统中,传统粗晶体系和纳米体系里,都有化合物Sm3Co、Sm5Co2,并不在上述9中化合物里,而9个化合物里的“Sm9Co4”,在数据系统中,并没有其信息,请作者解释这种情况,如有问题,请在论文中相应部分进行修改。另请在论文中解释类似“Sm5Co19 R”、“Sm5Co19 H”的含义,即化合物后面加“R”或“H”代表的意义;(2)在“数据库(集)基本信息简介”中数据时间范围是2005年-2015年,但是在查阅数据的时候,并没有发现数据的相关时间体现,请问是否有可以体现数据时间的地方?(3)在“数据库(集)基本信息简介”中作者提供的数据服务系统网址有两个:http://redatabase.bjut.edu.cn/CMS/ 和http://matsec.ustb.edu.cn,但是论文中介绍的都是第一个网址中的数据,没有见有第二个网址的介绍,如果第二个网址是有用的,请加以介绍和如何使用; 2. 引言部分,请确认“磁距”是否应为“磁矩”。 3. 请全文统一“Sm2Co17(R)”的写法。 4. 建议在“纳米体系示例”一节中,像前一节一样,对每一个数据项作中文解释。 5. 数据质量控制和评估部分,建议说明下怎么才能成为授权用户,是否注册了就属于授权用户?

【2016-08-16】 评论来自:版本 1
作者:

同评一:

《包含纳米尺度效应的稀土与Sm-Co化合物基础数据集》一文及文中述及的数据库属于高水平的工作,尤其是纳米尺度的材料数据。建议优先发表并予以共享。有可能的话,将文中述及的数据集同时通过国家科技基础条件平台“材料科学数据共享网”发布并共享,进一步扩大影响和应用领域。

同评二:

数据中加入用的软件版本等信息

【2016-10-11】 评论来自:版本 1
责编:

同评一:

《包含纳米尺度效应的稀土与Sm-Co化合物基础数据集》一文及文中述及的数据库属于高水平的工作,尤其是纳米尺度的材料数据。建议优先发表并予以共享。有可能的话,将文中述及的数据集同时通过国家科技基础条件平台“材料科学数据共享网”发布并共享,进一步扩大影响和应用领域。

作者回复:谢谢评审专家!数据集已经在材料科学数据共享网发布并共享。

同评二: 数据中加入用的软件版本等信息

作者回复:谢谢专家意见,已经在修改稿中加入。

【2016-10-12】 评论来自:版本 1
责编委:

经编委会投票,决定录用本文。

【2016-10-26】 评论来自:版本 2

提交问题或建议:



您还没有登录,请[登录]或[ 注册]!

包含纳米尺度效应的稀土与Sm-Co化合物基础数据集

浏览下载总计

网页浏览 论文下载
6419 27

包含纳米尺度效应的稀土与Sm-Co化合物基础数据集

作者发表的论文

1 GH674高温合金的热变形行为
李佃国,尹法杰,李长荣. 金属热处理[J],2005,30(8),5-7

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 10

2 提速列车用弹簧钢60Si2CrVAT的热处理工艺优化
吴华林,王福明,李长荣,程慧静. 材料热处理学报[J],2011,32(9),35-41

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 9

3 电解铜粉高速压制成形
王建忠,曲选辉,尹海清,周晟宇,易明军. 中国有色金属学报[J],2008,18(8),1498-1503

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 8

4 低碳钢碳氮析出物的热力学计算
向嵩,刘国权,李长荣,王安东,韩庆礼. 北京科技大学学报[J],2006,28(9),818-822

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 8

5 铁粉的高速压制成形
王建忠,曲选辉,尹海清,周晟宇. 材料研究学报[J],2008,22(6),589-592

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 8

6 Nb-V复合弹簧钢60Si2CrVAT过冷奥氏体连续冷却转变
吴华林,王福明,李长荣,晏轻,张博. 北京科技大学学报[J],2011,33(12),1463-1470

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 6

7 Nb-V复合微合金化中碳非调质钢的连续冷却转变
程慧静,王福明,潘钊彬,李长荣,徐国庆. 材料热处理学报[J],2009,30(5),44-49

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 6

8 Mg-Zn合金时效过程中GP区析出的热力学分析
王晓亮,李长荣,郭翠萍,杜振民,何维. 金属学报[J],2010,46(5),575-580

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 5

9 Nb-V复合非调质钢奥氏体晶粒长大行为
程慧静,王福明,李长荣,徐国庆. 金属热处理[J],2009,34(9),5-10

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 5

10 高纯钼板断口形貌和组织分析
陈程,尹海清,曲选辉. 稀有金属[J],2007,31(1),10-13

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

11 脉冲电沉积机理、动力学分析及其验证
张玉碧,高小丽,王东哲,刘海定,李长荣. 材料保护[J],2011,44(6),18-21

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

12 海洋平台用EQ70钢的连续冷却转变
陶素芬,王福明,于乔木,孙乐飞,李长荣. 材料热处理学报[J],2013,34(7),84-88

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

13 铌钒微合金化高强度船板钢的连续冷却转变规律
肖国华,王福明,李长荣,肖寄光. 北京科技大学学报[J],2008,30(5),495-500

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

14 V-Ti-N微合金非调质无缝油井管钢中碳氮化物的热力学计算
王安东,刘国权,刘胜新,杨才福,李长荣,向嵩,韩庆礼. 北京科技大学学报[J],2006,28(9),823-829

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

15 吐丝温度对82B高碳钢动态CCT曲线的影响
郝芳,王福明,金桂香,李长荣. 金属热处理[J],2011,36(12),4-8

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

16 高碳硬线钢82B中Al_2O_3--SiO_2--MgO--CaO--MnO系夹杂物塑性化控制
柴国强,王福明,付军,李长荣. 北京科技大学学报[J],2010,32(6),730-734

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

17 铈对低铬铁素体不锈钢静态再结晶行为的影响
李亚波,王福明,尚成嘉,李长荣. 材料热处理学报[J],2010,31(3),64-68

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 4

18 SiO2-Al2O3-CaO-MgO系夹杂物低熔点区域优化及控制的热力学计算
张博,王福明,李长荣. 钢铁[J],2011,46(1),39-44

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 3

19 Nb对60Si2CrVAT弹簧钢力学性能的影响
张博,王福明,吴华林,李长荣. 金属热处理[J],2011,36(5),29-33

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 3

20 Mo对R5系泊链钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线的影响
曹瑞芳,王福明,李长荣,成玉飞. 金属热处理[J],2010,35(5),6-10

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 3

包含纳米尺度效应的稀土与Sm-Co化合物基础数据集

宋晓艳1*,刘雪梅1,王海滨1,邓韵文1,刘东1,李长荣2,尹海清2

1. 北京工业大学材料科学与工程学院,新型功能材料教育部重点实验室,北京 100124;

2. 北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083

* 通讯作者(Email: xysong@bjut.edu.cn)

摘要:稀土族金属具有独特的物理和化学性能,稀土金属及其化合物的应用范围极为广泛,涉及航空航天、能源、电子、汽车、建筑、石油化工等多种重要工业领域。经过十余年系统的实验制备和重复性研究,利用数据积累、分析比对和优化评估等途径,建立了国际上首次引入纳米尺度效应的稀土结构和性能数据体系,并发展形成稀土基础数据库。在此基础上,进一步构建了Sm-Co体系稀土化合物基础数据库。稀土金属及其化合物基础数据库包括晶体结构、物理性能、力学性能、磁性能、热力学特性、相稳定性、相变特性等7大类数据,分为传统粗晶和纳米尺度两套体系,纳米体系数据库又包含室温和变温两类数据体系。稀土基础数据库可为目前广泛应用的稀土材料提供丰富数据,并为研究开发新型稀土材料提供参考依据与设计指导。

关键词:稀土金属;稀土化合物;内禀特性;纳米效应;数据采集;数据集成

Fundamental Dataset of rare-earths and Sm-Co compounds containing nanoscale effect

Song Xiaoyan1*, Liu Xuemei 1, Wang Haibin 1, Deng Yunwen 1, Liu dong 1, Li Changrong 2, Yin Haiqing 2

1. College of Materials Science and Engineering, Key Laboratory of Advanced Functional Materials, Education Ministry of China, Beijing University of Technology, Beijing 100124;

2. School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology, Beijing 100083

*Email: xysong@bjut.edu.cn

Abstract: Due to their peculiar physical and chemical properties, the rare-earth elements and compounds have very wide applications, including industrial fields such as aeronautics and astronautics, energy resources, electronics, automobiles, architectures, petrochemical engineering and so on. In the past decade, based on the systematic experiments and repeated experiments, by processes of data accumulation, comparison and evaluation, we have developed the rare-earths database of crystal structures and properties, where for the first time the nanoscale effect on the data was introduced. Further, the database of the Sm-Co compounds has been developed. Both the databases have conventional polycrystalline and nanocrystalline systems for the data search, and the later contains data systems at the room temperature and with the varying temperature. Data of crystal structure, physical properties, magnetic features, mechanical properties, thermodynamic properties, phase stability and phase transformation characteristics, are contained in the database. The database provides the fundamental data for the rare-earth materials, and facilitates the design and development of new type rare-earth materials by serving as the references and quantitative guide.

Keywords: rare earth; rare earth compound; intrinsic properties; nanoscale effect; data acquisition; data integration

数据库(集)基本信息简介

数据库(集)中文名称

稀土单质与Sm-Co化合物基础数据库

数据库(集)英文名称

Fundamental database of rare-earths and Sm-Co compounds

通讯作者

宋晓艳(xysong@bjut.edu.cn)

数据作者

宋晓艳、刘雪梅、王海滨、卢年端、张哲旭、梁海宁、李定朋、邓韵文、刘东

数据时间范围

2005~2015年

数据格式

数值型,字符型,表格型,曲线型,文本型

数据量

约10万条

数据服务系统网址

http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/86

基金项目

国家重点研发计划(2016YFB0700501、 2016YFB0700503),国家自然科学基金(51371012),国家杰出青年科学基金(51425101)

数据库(集)组成

涉及17个稀土元素和10个稀土化合物,包括晶体结构、物理性能、力学性能、磁性能、热力学特性、相稳定性、相变特性等7大类数据

引  言

我国稀土资源十分丰富,是国际上公认的稀土资源大国,储量、开采量、出口量和消费量均占世界首位,为我国稀土工业发展提供了得天独厚的条件。目前,稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土永磁材料等稀土功能材料和稀土添加钢铁材料、稀土有色合金等稀土结构材料已成为国防建设、经济发展和高新科技的重要支撑材料[1-3]

稀土金属具有独特的电子结构、丰富的电子能级、较大的原子磁矩、很强的自旋轨道耦合等特点,因而拥有十分特殊的物理和化学性能,如优良的磁学性能、极强的化学活性等[4-5]。正是由于稀土族金属的这些特点,稀土与其他族金属或非金属元素之间存在复杂多样的交互作用[6]。其中,稀土与过渡族金属之间的交互作用尤为重要,具有4f特征电子结构的稀土金属与具有3d特征电子结构的过渡金属所形成的某些特殊金属间化合物是永磁材料、储氢材料等功能材料优异特性的来源[7-9]。独特的基础性能使稀土金属及其化合物的应用范围日益广泛,已经深入到航空航天、能源、电子、汽车、建筑、石油化工等多个重要工业领域。

当稀土材料的显微组织降到纳米尺度,其高比表面积(如纳米颗粒)和高浓度晶界(如纳米晶块体)的特征,使其在显微组织、晶体结构、物性、热力学及相变特性、力学特性等诸多领域产生一系列新的现象和规律,表现出比传统粗晶的稀土材料明显优越的性能[10-12]。因此,为研制和开发高性能的纳米稀土材料,急需系统的稀土结构和性能数据,尤其是体现纳米尺度效应的基础数据体系,为新型纳米稀土材料的设计制备提供准确的参考依据。

纳米尺度的稀土金属化学活性更高,与其他金属或非金属元素极易发生反应而失去单质纯度。因此,纳米稀土对制备设备和技术具有非常苛刻的要求,高纯纳米稀土的获得及其结构性能表征一直是材料科学与技术领域的高难挑战,导致纳米尺度下稀土结构性能数据绝大多数处于空白状态,这也是纳米尺度稀土基础数据体系在国际上长期匮乏的原因所在。

1  数据采集和处理方法

针对稀土金属活性极大的特点,北京工业大学专门建立了一套全封闭高纯金属纳米材料合成制备系统,将金属或合金粉末合成、预处理、纳米晶块体材料制备相关设备装置集成于大型手套箱,其环境氧含量控制在0.5 ppm以下。此系统集惰性气体蒸发–冷凝法制备纳米粉末、快速烧结致密化、后续热处理等为一体,进行“无氧”、原位的金属纳米材料制备[13-14]

利用这一自主创新开发的高纯金属纳米材料制备系统,自2004年起我们开展了高纯纳米稀土的制备与结构性能研究工作[15-16]。在国际上首次制备出了粒径可控的Sm、Gd、Nd、Dy、Tb、Er、La等稀土族重要元素的纳米颗粒(图1)。在此基础上,原创性提出了“纳米颗粒非晶化颗粒内晶胚形核和长大非晶颗粒完全晶化转变并致密化”的全新技术路线(授权国家发明专利),以此制备出了稀土族金属的晶粒尺寸为5~15nm的超细纳米晶块体材料(图2)。以超细纳米晶为初始材料,通过退火实验制备出系列不同晶粒尺寸级别的稀土金属纳米晶块体材料。对系列纳米稀土(粉末颗粒和多晶块材)分别测定了晶体结构、点阵参数、热力学及相变特性、物性和力学性能等重要表征参量。相对于同种传统粗晶稀土,纳米稀土的功能特性和力学性能发生显著变化(图3)。

1  粒径可控的稀土纳米颗粒的显微组织结构

2  平均晶粒尺寸约为5 nm稀土超细纳米晶块体的显微组织

3  稀土纳米晶块体的性能测定结果及与同种粗晶稀土的比较

注:(a纳米稀土电阻率随温度的变化,(b纳米稀土热导率随温度的变化,(c稀土粗晶和纳米晶热容的比较,(d稀土粗晶和纳米晶显微硬度的比较

经过至今十余年系统的实验制备和重复性研究,利用数据积累、分析比对和优化评估等途径,在获得纳米尺度对稀土结构和性能影响规律的基础上,建立了国际上首次引入纳米尺度效应的稀土结构和性能数据体系[17],逐渐发展形成稀土基础数据库。在制备出迄今认知的所有Sm-Co化合物纳米晶块体材料并对其晶体结构和性能进行系统测定分析的基础上[18-36],进一步构建形成了Sm-Co体系稀土化合物基础数据库。纳米尺度稀土金属及Sm-Co化合物基础数据库是目前国内外极为缺乏的稀土数据体系的重要资源。

2  数据样本描述

2.1 数据库的构成

“稀土基础数据库”和“Sm-Co化合物基础数据库”,均包含传统粗晶体系和纳米体系两套系统数据,纳米体系的稀土金属和Sm-Co化合物数据库又分为室温和变温数据体系。数据集总体结构关系见图4,数据库基本结构和数据体系参见表1和表2。

4  稀土Sm-Co化合物基础数据集总体结构关系图

1  稀土基础数据库的主要组成部分

粗晶体系的稀土基础数据库包含稀土族所有元素的结构和性能基础数据,如晶体结构(全面晶体学信息)、物性(电导率、热导率、热膨胀系数等)、热力学特性(热容、焓、熵、自由能等)、相变特性(相变类型、相变温度及其尺度效应等)、力学性能(硬度、弹性模量等)等;纳米体系的稀土基础数据库包含稀土元素纳米化后在室温下和随温度变化的结构和性能基础数据,尤其是定量化展现了稀土金属结构和性能的纳米尺度效应。

2  Sm-Co化合物基础数据库的主要组成部分

与此类似,Sm-Co化合物基础数据库也包含传统粗晶和纳米体系。所有Sm-Co金属间化合物的基础数据集也分为室温和变温两个系列。室温结构和性能基础数据包括晶体学信息(晶体结构、晶格参数、原子占位、单胞点阵图等)、物性(电导率、热导率、热膨胀系数等)、热力学特性(热容、焓、熵、自由能等)、相稳定性(存在的成分、温度、尺寸等范围)、相变特性(相变类型、相变温度及其尺度效应等)、力学性能(硬度、弹性模量等)、磁性能(内禀矫顽力、饱和磁化强度、剩磁、磁能积等)。变温结构和性能基础数据包括物性参量(电导率、热导率、热膨胀系数等)随温度变化数据及函数、热力学参量(热容、热焓、熵、自由能等)随温度变化数据及函数等。

2.2  数据库的使用

数据库构建所用软件为MySQL 5.0。数据库的主页面分列“Conventional Polycrystalline System(传统粗晶体系)”和“Nanocrystalline System(纳米体系)”两个数据体系,分别对应传统粗晶体系稀土金属及Sm-Co化合物基础数据和纳米尺度稀土及Sm-Co化合物基础数据。主页面右上角的“Change Password”“Log out”“Go Back”“Instructions & Service”,分别对应更改密码、注销登录、返回上一页、数据库介绍与服务页面的链接操作。

2.2.1 粗晶体系示例

以粗晶体系稀土Sm为例,其数据信息页面如图5所示。左栏“Properties at room temperature”为粗晶体系稀土Sm在室温下的结构与性能基础数据,包括晶体结构(Crystal structure)、相转变温度(Phase transformation temperature)、电阻率(Electrical resistivity)、热导率(Thermal conductivity)、热容(Heat capacity)、热膨胀系数(Thermal expansion coefficient)、弹性模量(Elastic modulus)、显微硬度(Microhardness)等数据信息。右栏“Temperature-dependence of properties”为物性(电阻率、热导率、热容、热膨胀系数等)参量随温度的变化。点击链接即可查看不同温度条件下物性的具体数值。以电阻率为例,点击“Electrical resistivity”,即进入不同温度下的电阻率的具体数据页面(图6)。

5  粗晶体系稀土Sm在室温下的基础数据页面

6  粗晶体系稀土Sm在不同温度下的电阻率数据

图5中右下角的“Detailed information of data”按键,链接本页面所提供的粗晶体系稀土Sm数据信息的说明文件,包括材料来源、制备历史、测试条件及装置、相关文献等信息(图7),在此页面中点击文献信息后的“Link to article”链接,即可查看相应文献的全文信息。

7  粗晶体系稀土Sm数据信息的说明文件

2.2.2 纳米体系示例

纳米体系数据库的界面结构与粗晶体系的类似,不同的是增加了晶粒尺寸(Grain size)的数据信息,从而提供了纳米尺度与稀土金属和Sm-Co化合物的结构及性能之间的量化关系。

以纳米Sm2Co17 (R)化合物为例(R表示菱方晶体结构),示出纳米体系中基础数据的有关查询结果。图8为纳米体系菱方结构Sm2Co17 (R)化合物在室温和变温条件下的基础数据页面。其中左栏为室温下结构和性能基础数据,包括该化合物在对应晶粒尺寸下室温的点阵参数(Lattice parameters)、晶体结构(Crystal structure)、相转变温度(Phase transformation temperature)、徳拜温度(Debye temperature)、居里温度(Curie temperature)、热容(Heat capacity)、热膨胀系数(Thermal expansion coefficient)、弹性模量(Elastic modulus)、饱和磁化强度(Saturated magnetization)、剩磁(Remanence)、矫顽磁力(Coercivity)、最大磁能积((BH)max)等数据信息。右栏“Structure information and temperature-dependence properties”提供晶体结构详细信息、晶体结构示意图和不同温度下化合物性能的基础数据。此外,还提供焓、熵、吉布斯自由能等热力学函数在不同温度和不同晶粒尺寸下的具体数据。点击“Detailed information of lattice parameters”,可查看纳米晶Sm2Co17 (R)化合物详细的晶体结构参数信息,部分数据示例见图9。纳米体系各种Sm-Co化合物的晶体学数据获得了国际晶体学联盟(IUCr)认定的专设索引号(CSD-number)[18, 19, 21, 25, 26, 28-30, 32-36]

8  纳米体系菱方结构Sm2Co17(R)化合物在室温变温条件下的基础数据页面

9  纳米体系菱方结构的Sm2Co17(R)化合物晶体结构详细信息

点击“Detailed information of crystal structure”,显示纳米晶Sm2Co17 (R)化合物的单胞晶体结构示意图(图10)。

1 纳米晶Sm2Co17 (R)化合物的单胞晶体结构示意图

点击“Temperature-grain size-dependence of heat capacity”,进入不同温度和不同晶粒尺寸下的热容数据页面。在数据显示页面,点击“Show Image”,即可查看由此数据体系生成的热容随温度和晶粒尺寸变化的三维函数图(图11)。

11  纳米晶Sm2Co17 (R)化合物的热容随温度和晶粒尺寸变化的三维函数图

3  数据质量控制和评估

稀土基础数据库与Sm-Co化合物基础数据库中的数据类型较多,可分为数值型、字符型典型数据,还可分为表格、曲线、图像等形式的数据。为了保证数据入库的质量,在数据采集、数据处理加工和数据规范化、信息化等方面建立了相应的技术规范。如在纳米体系稀土及Sm-Co化合物的基础数据采集和分析方面,制定了“高纯稀土金属及合金纳米材料的制备技术规范”,加强了数据质量的控制和管理,结合数据系统评估,保证实验数据的误差量控制在15%以下。

结合具有特色的纳米稀土材料的制备、表征和应用,本研究组在国际知名期刊上发表了数十篇学术论文,稀土材料领域国际专家的严格评审保证了稀土基础数据的系统性和可靠性。此外,本研究组组织举办了多次学术研讨会,邀请国内外相关领域的专家对数据来源、数据库结构、数据内容、数据质量等进行考察评估。根据专家们提出的建设性意见,对数据库主要内容进行了十几次调整优化,保证了入库数据为经过行业专家评估的高质量可靠数据。

稀土基础数据库与Sm-Co化合物基础数据库提供数据共享服务,对所有经过注册授权的用户实行开放共享。

4  数据使用案例

稀土及Sm-Co化合物基础数据库中数据的实测、收集、整理和评估的结果,均进行了数字化处理,在完成所有资源数字化加工的基础上,采用多种模式进行数据显示,包括单个数据查询、同类数据列表、数据映像成曲线或三维函数图等形式。稀土及Sm-Co化合物基础数据库作为材料基础数据共享资源的结点之一,具有方便灵活、高效可控的用户访问界面,主页上有数据库使用说明、注册管理、设置密码及密码取回等多种功能。

稀土及Sm-Co化合物基础数据库自2011年正式运行以来,在为用户服务方面已取得了良好的效果,在添加稀土元素的优选、稀土功能材料成分设计和工艺优化等方面提供了可靠、定量化的指导。

为帮助稀土材料相关领域的研究人员更好地访问和使用数据,结合下面案例说明稀土及Sm-Co化合物基础数据库中数据的深度加工和集成使用。

本案例是利用稀土及Sm-Co化合物基础数据库中的纳米体系基础数据,构建纳米尺度下Sm-Co二元合金相图。系统的基础数据是相图构建的必要前提,利用基础数据和热力学计算原理可以更准确地构建相图。相图能够直观地给出各种物相可能的热力学平衡状态,而且能够定量化地说明相稳定性、相变趋势及相关表征参量。纳米尺度Sm-Co合金相图的建立,是设计开发新型高性能纳米永磁合金的重要依据。

12  利用纳米体系稀土和Sm-Co化合物基础数据

注:经过数据深加工(热力学计算)和数据集成构建的不同晶粒尺寸的Sm-Co二元合金纳米尺度相图红色水平实线为同素异构相区分界线,绿色垂直实线为纳米相图特有的亚稳平衡相(绿色水平实线为其相区分界线)。晶粒尺寸a50 nmb30 nmc10 nm

图12是使用纳米体系稀土和Sm-Co化合物基础数据,结合热力学计算进行数据深加工和数据集成,构建的不同晶粒尺寸级别下的Sm-Co合金相图。纳米尺度相图中,同素异构体的相区分布对晶粒尺寸最为敏感。这是因为纳米晶合金中晶型转变的相变温度对晶粒尺寸非常敏感,当晶粒尺寸减小至纳米尺度(100 nm以下),如图12(a),纳米晶材料的同素异构相变温度开始明显区别于粗晶体系。在超细纳米晶体系中(一般d<50 nm),如图12(b),传统粗晶体系中的非平衡相(即在平衡相图中不存在的相)开始出现在纳米尺度相图中,即在纳米尺度下变为热力学亚稳平衡相(见图中相区“④+⑾”和“⑤+⑾”)。在晶粒尺寸极小的情况下(通常d<20 nm),如图12(c),一些粗晶合金体系中的稳定相(即传统粗晶合金相图中的热力学平衡相)的相区范围在纳米尺度相图中往高温方向收缩,即在一定的低温区间内,这些合金相变成热力学非平衡相,不能稳定存在。

作者分工职责

宋晓艳(1970—),女,籍贯河北,博士,教授、博士生导师,研究方向为金属纳米材料与计算材料学。负责纳米材料制备与数据库构建。

刘雪梅(1971—),女,籍贯河南,博士,副教授,研究方向为金属纳米材料。负责纳米晶块材制备与数据采集。

王海滨(1985—),男,籍贯湖北,博士,讲师,研究方向为金属纳米材料。负责纳米粉末制备与数据采集。

邓韵文(1989—),女,籍贯陕西,硕士,研究方向为稀土基础数据库。负责数据处理加工。

刘  东(1989—),男,籍贯山东,硕士,研究方向为稀土化合物基础数据库。负责数据收集、处理加工。

李长荣(1961—),女,籍贯山西,博士,教授、博士生导师,研究方向为材料热力学。负责数据库管理维护。

尹海清(1971—),女,籍贯黑龙江,博士,教授、博士生导师,研究方向为粉末冶金。负责数据库管理维护。

参考文献

[1] 郑子樵, 李红英. 稀土功能材料[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003: 1–3.

[2] 吴文远. 稀土冶金学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005: 1–3.

[3] 张希艳. 稀土发光材料[M]. 北京: 国防工业出版社, 2005: 1–2.

[4] 潘金叶. 有色金属提取手册–稀土金属[M]. 北京:冶金工业出版社, 1993: 4–8.

[5] 李梅, 柳召刚, 吴锦绣, 等. 稀土元素及其分析化学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2009: 225–238.

[6] 黄礼煌. 稀土提取技术[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2006: 8–13.

[7] 孙光飞, 强文江. 磁功能材料[M]. 北京: 化学工业出版社, 2006: 43–46.

[8] Peng L, Yang Q, Zhang H, et al. Magnetization reversal process and intrinsic coercivity of sputtered Sm2Co17-based films[J]. Journal of Magnetism & Magnetic Materials, 2009, 321(6): 624–629.

[9] 潘树明. 稀土永磁合金高温相变及其应用[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2005: 15–120.

[10] Lu N, Song X, Zhang J, et al. Preparation and characterization of dysprosium (Dy) ultrafine nanocrystalline structures[J]. Journal of Nanoscience & Nanotechnology, 2008, 8(2): 961–966.

[11] Lu N, Song X, Zhang J. Microstructure and fundamental properties of nanostructured gadolinium (Gd) [J]. Materials Letters, 2009, 63(12): 1089–1092.

[12] Seyring M, Song X, Chuvilin A, et al. Characterization of grain structure in nanocrystalline gadolinium by HRTEM[J]. Journal of Materials Research, 2009, 24(2): 342–346.

[13] Song X, Zhang J, Yue M, et al. Technique for preparing ultra-fine nanocrystalline bulk of pure rare-earth metals[J]. Advanced Materials, 2006, 18(9): 1210–1215.

[14] Song X, Zhang J, Li E, et al. Preparation and characterization of rare-earth bulks with controllable nanostructures[J]. Nanotechnology, 2006, 17(17): 5584–5589.

[15] Song X. Preparation and characterization of nanoparticles and nanocrystalline bulks of pure rare-earth metals. Nanotechnology Research Developments[M]. New York: Nova Science Publishers, 2008: 173–203.

[16] Song X, Lu N, Liu X, et al. Preparation and characterization of nano rare earths[J] New J. Phys., 2008, 10: 023024–023038.

[17] Song X, Li D, Zhang Z, et al. Database development for rare earths and rare-earth/transition-metal compounds[C]. Taipei, China: CODATA International Conference, 2012.

[18] Song X, Lu N, Seyring M, et al. Abnormal crystal structure stability of nanocrystalline Sm2Co17 permanent magnet[J]. Applied Physics Letters, 2009, 94(2): 023102–023105.

[19] Song X, Lu N, Xu W, et al. Phase transformation in nanocrystalline Sm2Co17 permanent magnet[J]. Journal of Applied Crystallography, 2007, 42(4):691–696.

[20] Xu W, Song X, Li E, et al. Thermodynamic study on phase stability in nanocrystalline Sm-Co alloy system[J]. Journal of Applied Physics, 2009, 105(10): 104310–104316.

[21] Lu N, Song X, Seyring M, et al. Preparation and properties characterization of the single-phased Sm2Co17 nanocrystalline alloy[J]. Journal of Nanoscience & Nanotechnology, 2009, 9(9): 5141–5144.

[22] Xu W, Song X, Lu N, et al. Nanoscale thermodynamic study on phase transformation in nanocrystalline Sm2Co17 alloy[J]. Nanoscale, 2009, 1(2): 238–244.

[23] 徐文武, 宋晓艳, 李尔东, 等. 纳米尺度下Sm-Co合金体系中相组成与相稳定性的研究[J]. 物理学报, 2009, 58(5): 3280–3286.

[24] Xu W, Song X, Lu N, et al. Thermodynamic and experimental study on phase stability in nanocrystalline alloys[J]. Acta Mater, 2010, 58(2): 396–407.

[25] Lu N, Song X, Liu X, et al. Crystal structure and magnetic properties of ultrafine nanocrystalline SmCo3 compound[J]. Nanotechnology, 2010, 21(11): 115708–115715.

[26] Zhang Z, Song X, Xu W, et al. Crystal structure and magnetic performance of single-phase nanocrystalline SmCo7 alloy[J]. Scripta Mater., 2010, 62(8): 594–597.

[27] 梁海宁, 宋晓艳, 张哲旭, 等. 具有永磁性能的SmCo2纳米晶合金化合物的制备与表征[J]. 金属学报, 2010, 46(8): 973–978.

[28] Zhang Z, Song X, Xu W. Phase evolution and its effects on the magnetic performance of nanocrystalline SmCo7 alloy[J]. Acta Mater., 2011, 59(4): 1808–1817.

[29] Zhang Z, Song X, Xu W, et al. Crystal structure and magnetic performance of nanocrystalline SmCo9.8 alloy[J]. Journal of Applied Physics, 2011, 110(12): 124318-1–124318-5.

[30] 李定朋, 宋晓艳, 张哲旭, 等. 单相Sm5Co2纳米晶合金的制备及其性能的研究[J]. 金属学报, 2012, 48(10): 1248–1252.

[31] 张杨, 宋晓艳, 徐文武, 等. SmCo7纳米晶合金晶粒组织热稳定性的热力学分析与计算机模拟[J]. 物理学报, 2012, 61(1): 016102-1–016102-8.

[32] Zhang Z, Song X, Xu W, et al. Phase constitution, evolution and correlation with magnetic performance in nominal SmCo9.8 alloy[J]. J. Alloy. Compd. 2012, 539: 108–115.

[33] Song X, Zhang Z, Lu N, et al. Crystal structures and magnetic performance of nanocrystalline Sm-Co compounds[J]. Front. Mater. Sci. 2012, 6(3): 207–215.

[34] Zhang Z, Song X, Qiao Y, et al. A nanocrystalline Sm-Co compound for high-temperature permanent magnets[J]. Nanoscale, 2013, 5(6): 2279–2284.

[35] Xu W, Song X, Zhang Z, et al. Experimental and modeling studies on phase stability of nanocrystalline magnetic Sm2Co7[J]. Mater. Sci. Eng. B, 2013, 178(15): 971–976.

[36] 刘雪梅, 刘国权, 李定朋, 等. 粗晶和纳米晶Sm3Co合金的制备及其性能研究[J]. 物理学报, 2014, 63(9): 098102-1–098102-5.

引用数据

宋晓艳, 刘雪梅, 王海滨, 卢年端, 张哲旭, 梁海宁, 李定朋, 邓韵文, 刘东. 稀土单质与Sm-Co化合物基础数据库[DB/OL]. Science Data Bank. DOI: 10.11922/sciencedb.430.86.

 

引文格式:宋晓艳, 刘雪梅, 王海滨, 邓韵文, 刘东, 李长荣, 尹海清. 包含纳米尺度效应的稀土与Sm-Co化合物基础数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2016, 1(3). DOI: 10.11922/csdata.430.2016.00l3.

下载




《中国科学数据》编辑部
地址:北京海淀区中关村南四街4号349信箱(100190)
电话:(010)58812762
E-mail:csdata@cnic.cn
官网: www.csdata.org