Huttunen-Saarivirta E.
Journal of Alloys and Compounds, 363(1-2), 154–178, 2004.
doi:10.1016/s0925-8388(03)00445-6

Quasikristalline Materialien stellen eine neue Materialgruppe mit bestimmten kristallinen Strukturmerkmalen dar, wie der Erzeugung von Bragg-Peaks in den Röntgendaten und Punkten im Elektronenbeugungsmuster, aber für kristalline Materialien ist Translationssymmetrie verboten. Somit existiert eine Aperiodizität in der Struktur von quasikristallinen Materialien. Außer theoretisch interessant aufgrund ihrer komplizierten Atomstruktur sind die einzigartigen Eigenschaften quasikristalliner Materialien – niedrige elektrische und thermische Leitfähigkeit, ungewöhnliche optische Eigenschaften, niedrige Oberflächenenergie und Reibungskoeffizient, Oxidationsbeständigkeit, Biokompatibilität und hohe Härte, um nur einige zu nennen – auch machen sie für viele praktische Zwecke interessant. Quasikristalline Phasen sind heute in über 100 Legierungssystemen anzutreffen, von denen die meisten auf Aluminium basieren. Einige der Legierungselemente, die zur Bildung von Quasikristallen auf Aluminiumbasis verwendet werden, sind günstig im Preis, leicht verfügbar und ungiftig. Quasikristalline ternäre Al-Cu-Fe-Legierungen erfüllen jedoch alle diese Legierungselementkriterien. In diesem Artikel werden die Mikrostruktur, Herstellung und Eigenschaften von quasikristallinen Al-Cu-Fe-Legierungen aus der Perspektive von Werkstoffingenieuren besprochen. Der Artikel diskutiert die Mikrostruktur und Metallurgie von quasikristallinen Al-Cu-Fe-Legierungen. Die Herstellungsmethoden von Quasikristallen im Allgemeinen und ihre Anwendung auf die Herstellung von quasikristallinen Al-Cu-Fe-Legierungen werden betrachtet. In dieser Arbeit werden die Eigenschaften verschiedener Herstellungsmethoden verglichen, darunter sowohl konventionelle Methoden, die stabile Phasen ergeben, als auch fortschrittlichere Methoden, die metastabile Phasen einführen. Die Eigenschaften von Al-Cu-Fe-Quasikristallen werden ebenfalls besprochen, um die grundlegenden Unterschiede zwischen kristallinen und quasikristallinen Materialien in Bezug auf Struktur und Eigenschaften besser zu verstehen. Abschließend werden aktuelle und mögliche zukünftige Anwendungen von Al-Cu-Fe-Quasikristallen im Lichte ihrer Eigenschaften diskutiert.

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Lee K., Chen Y., Dai W., Naugle D., Liang H.
Materials & Design, 193, 108735, 2020.
doi:10.1016/j.matdes.2020.108735

Quasikristalle werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, um die Verschleißfestigkeit sowie die Reibung zu verbessern. Es ist bekannt, dass der Quasikristallgehalt (i-Phase) und die Mikrostruktur in Legierungen einen entscheidenden Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften und das tribologische Verhalten haben. Ein höherer i-Phasengehalt in einer quasikristallinen Legierung zeigt günstige tribologische Eigenschaften aufgrund der Mikrostruktur und der mechanischen Eigenschaften der vorherrschenden i-Phase.

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Rabson D. A.
Progress in Surface Science, 87(9-12), 253–271, 2012.
doi:10.1016/j.progsurf.2012.10.001

Es ist seit langem bekannt, dass quasikristalline Oberflächen eine geringe Gleitreibung und Adhäsion aufweisen, Eigenschaften, die zu praktischen Anwendungen, insbesondere bei Küchengeräten, geführt haben. Es wurden mehrere Mechanismen vorgeschlagen, wie die Quasiperiodizität zu geringer Reibung und geringer Adhäsion führen kann. Dazu gehören mechanische Eigenschaften (Steifigkeit und Härte), elektronische Eigenschaften, Phononenausbreitung, Oberflächentopographie auf atomaren Längenskalen und relativ irrationale Abstände zwischen Atomen zweier Gleitflächen (“Superlubricity”). Neuere Arbeiten von Park et al. fanden eine achtfache Anisotropie des Gleitreibungskoeffizienten zwischen der dekagonalen Oberfläche eines Quasikristalls und einer passivierten Sonde. Diese riesige Anisotropie verkörpert den Unterschied zwischen Periodizität und Aperiodizität in einem Experiment, aber theoretische Erklärungen für den Effekt bleiben uneinheitlich.

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EnergoTekhMash LLC.

Bestimmung der Wirkung von quasikristallinem Pulver des von NANOCOM LLC hergestellten Al-Cu-Fe-Systems auf die Leistungsmerkmale der Geräte von EnergoTekhMash LLC.

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Inter RAO.

Beschluss des Arbeitstreffens der Vertreter von BPD PJSC Inter RAO, LLC CCT “Energie ohne Grenzen” über die Notwendigkeit, den potenziellen wirtschaftlichen Effekt für die RAO-Gruppe aus dem einführung von Kunststoffadditiven der neuen Generation für Schmierstoffe.

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Bloom P. D., Baikerikar K. G., Anderegg J. W., Sheares V. V.
Materials Research Society Proceedings, 643, 2000.
doi:10.1557/proc-643-k16.3

Quasikristalline Al-Cu-Fe-Pulver wurden als neuer Füllstoff in Poly (p-Phenylensulfid) (PPS) verwendet. Diese Polymer – / quasikristalline Verbundwerkstoffe haben nützliche Eigenschaften gezeigt, die in Anwendungen wie Trockenlagern und Verbundzahnrädern erfolgreich eingesetzt werden können. Der quasikristalline Füllstoff Al-Cu-Fe hat die Verschleißfestigkeit von polymerbasierten Verbundwerkstoffen mit Volumenverlust erheblich verbessert. Neben der Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Verbundwerkstoffs zeigte der Füllstoff Al-Cu-Fe einen geringen Abrieb gegenüber dem Gegenkörper aus Chromstahl 52100. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse der mechanischen Tests eine zweifache Erhöhung des Elastizitätsmoduls von verstärkten Verbundwerkstoffen im Vergleich zu Polymerproben. Darüber hinaus wurde der Füllstoff Al-Cu-Fe mit den darin enthaltenen Metallen, Aluminiumoxid und Siliziumkarbid in PPS verglichen. Die chemische Analyse der Oberfläche der Verschleißabschnitt durch Röntgenspektroskopie zeigte die Bildung der dritten Oxidschicht des Körpers.

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Bloom P. D., Baikerikar K.G., Otaigbe J. U.,  Sheares V. V.
Materials Science and Engineering: A, 294-296, 156–159, 2000.
doi:10.1016/s0921-5093(00)01230-2

Wir berichten über eine neue Materialklasse, Polymer / Quasikristall-Verbundwerkstoffe mit nützlichen Eigenschaften für die vorteilhafte Nutzung in Anwendungen wie Trockenlagern und Verbundgetrieben. Unsere vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass unsere neuen Verbundwerkstoffe ein Mittel sind, um die Eigenschaften bestimmter organischer Polymere zu verbessern und gleichzeitig ein neues Mittel zur Verarbeitung von Quasikristallen bereitzustellen. Al–Cu-Fe-quasikristalline Materialien verbesserten die Verschleißfestigkeit gegenüber Volumenverlusten in Verbundwerkstoffen auf Polymerbasis erheblich. Des Weiteren zeigten mechanische Testergebnisse eine zweifache Erhöhung des Speichermoduls der verstärkten Verbundwerkstoffe im Vergleich zu den Polymerproben. Die Herstellung zusätzlich zu den thermischen, mechanischen und Verschleißeigenschaften dieser einzigartigen Materialien wird beschrieben.

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Tsetlin M. B., Teplov A. A., Belousov S. I., Chvalun S. N., Golovkova E. A., Krasheninnikov S. V., Golubev E. K., Pichkur E. B., Dmitryakov P. V. , Buzin A. I.
Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 12(2), 277–285, 2018.
doi:10.1134/s1027451018020167

Proben von Verbundwerkstoffen mit Polytetrafluorethylen als Matrix und einem Pulver aus 0, 1, 2, 4, 8, 16, und 32 Vol.–% Al–Cu-Fe-Quasikristall als Füllstoff hergestellt. Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Probenstruktur werden durchgeführt, der Einfluss des Füllstoffs auf den Kristallinitätsgrad und die Schmelz- und Zerstörungstemperaturen der Proben wird untersucht; mechanische Zugversuche und tribologische Versuche werden durchgeführt. Die Verbundproben mit Füllstoffgehalten von 4, 8, 16 und 32 Vol.-% zeigen einen extrem geringen Verschleiß mit dem Koeffizienten K <5 × 10-7 mm3/N m. Die höchste Verschleißfestigkeit, die die von ungefülltem Polytetrafluorethylen um das 2200- bis 3100-fache übersteigt, wird in Verbundstoffen mit 16 Vol.-% Füllstoff festgestellt. Eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit ist mit der Bildung einer dünnen Kruste auf der Reibfläche verbunden, die Quasikristallpartikel von 0,2 bis 0,3 µm Größe enthält, die durch Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit energiedispersiver Analyse aufgedeckt werden.

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Uflyand I. E., Drogan E. G., Burlakova V. E., Kydralieva K. A., Shershneva I. N., Dzhardimalieva G. I.
Polymer Testing, 2019.
doi:10.1016/j.polymertesting.2019.01.004

Metall-Polymer-Nanokomposit-Materialien auf der Basis von linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) und Al₆₅Cu₂₂Fe₁₃-Quasikristallen wurden zunächst durch Schmelzmischen hergestellt. Die Methoden der thermischen Analyse und der dynamischen mechanischen Analyse wurden verwendet, um die thermische Stabilität und die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Nanokompositmaterialien zu analysieren. Es wurde festgestellt, dass mit steigendem Gehalt an Nanofüllstoffen der Elastizitätsmodul zunimmt, aber auch die Zugfestigkeit steigt, insbesondere bei niedrigen Füllstoffkonzentrationen. Reibung und Verschleiß wurden mit einem Pinon-Scheibenprüfgerät untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Reibungskoeffizient der Probe mit 1 Gew.-% Nanofüllstoff niedriger ist als der von reinem LLDPE, und die Verschleißfestigkeit des Verbundmaterials ist im Vergleich zu reinem LLDPE um 57 % erhöht. Darüber hinaus bildet sich bei dieser Probe während der Reibung mit einer Last von bis zu 147 N ein schützender Reibungsfilm aus metallischen Nanopartikeln auf der Reibungsoberfläche.

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Lucas Ricardo Fernandes Figueiredoa, Tibério Andrade Passosa, Angelo Vieira Mendoncab, Lucineide Balbino Silva.
Materials Research, 2022.
doi:10.1590/1980-5373-MR-2021-0379

Das mechanische und thermische Verhalten von ultrahochmolekularen Polyethylen (UHMWPE )/metallischen Quasikristallpulver (MQP) -Verbundstoffen wird bei Füllstoffvolumenanteilen von 0,01, 0,02, 0,06 und 0,15 bewertet. MQP basiert auf einer Aluminiumlegierung, synthetisiert und charakterisiert als Füllstoff für UHMWPE. Die Herstellung der Verbundwerkstoffe erfolgte durch Formpressen.Die morphologische Analyse zeigt größere und kleinere MPQ-Partikel, die gut verteilt und mechanisch in der Matrix verankert sind. Die Schmelztemperatur wurde nach Zugabe von Füllstoff beibehalten, während die Kristallinitätswerte abnahmen. Bei der Zugabe von MQP wird eine Verbesserung der thermischen Stabilität durch Erhöhungen sowohl der anfänglichen als auch der maximalen Gewichtsverlustrate (Tmax) beobachtet. Bei einer Temperatur von ca. 700 ° C liegen jedoch alle Komposite aufgrund der MQP-Anwesenheit oxidativ vor. Das Pukansky-Modell zeigt, dass die 0,06 MQP-Composites eine bessere Grenzflächenhaftung aufweisen. Dies wird durch die Nicolais-Narkis-Gleichung bestätigt. Dies trägt zu einer Erhöhung des Elastizitätsmoduls des 0,06 MQP-Verbundes gegenüber den anderen bei. Die Bruchdehnung wurde für den 0,15 MQP-Verbund reduziert. Der höhere Volumenanteil an MQP erhöhte jedoch die Steifigkeit des UHMWPE und spiegelte dessen Einsatzpotenzial als Verstärkung wider.

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Ali F., Scudino S., Anwar M.S., Shahid R.N., Srivastava V.C., Uhlenwinkel V., M. Stoica, Vaughan G., Eckert J.
Journal of Alloys and Compounds, 607, 274–279, 2014.
doi:10.1016/j.jallcom.2014.04.086

Die Grenzflächenreaktion zwischen der Al-Matrix und den quasikristallinen Verstärkungspartikeln Al_62,5Cu₂₅Fe_12,5 (QC) zur Bildung der ω-Phase Al₇Cu₂Fe wurde genutzt, um die Festigkeit der Al / QC-Verbundwerkstoffe weiter zu erhöhen. Die Phasenumwandlung von QC zu ω während der Erwärmung wurde mittels In-situ-Röntgendiffraktometrie unter Verwendung eines hochenergetischen monochromatischen Synchrotronstrahls untersucht, wodurch die Gefügeentwicklung nachvollzogen und mit den mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe verglichen werden kann. Das mechanische Verhalten dieser umwandlungsverstärkten Verbundwerkstoffe verbessert sich deutlich, wenn die Phasenumwandlung von QC zu ω fortschreitet: Die Streckgrenze steigt von 195 MPa für ein Ausgangsmaterial, das nur mit QC-Teilchen verstärkt ist, auf 400 MPa für ein Material, in dem die QC-zu-ω-Reaktion vollständig ist. Die Verringerung der Matrixbindungsgröße als Folge einer Erhöhung des Volumenanteils der verstärkenden Phase während der Umwandlung kann einen Großteil der beobachteten Festigkeitssteigerung erklären, während die zusätzliche Verfestigung auf die mögliche Anwesenheit von nanoskaligen ω-Phasenpartikeln zurückgeführt werden kann. hinsichtlich der verbesserten Grenzflächenbindung zwischen Matrix und Partikeln, die durch die in der Matrix auftretenden Druckspannungen verursacht werden.

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Mordyuk B. N., Iefimov M. O., Prokopenko G. I., Golub T. V., Danylenko M. I.
Surface and Coatings Technology, 204(9-10), 1590–1598, 2010.
doi:10.1016/j.surfcoat.2009.10.009

Das Ultraschall-Schlaghärten (UIP) wird zur Modifizierung der oberflächennahen Schichten von cp-Aluminium eingesetzt. Die Wirkung von feinen Pulvern aus ikosaedrischem quasikristallinem (QC) AlCuFe oder GPU Ti, die der Zone der starken plastischen Verformung im UIP-Prozess zugesetzt wurden, auf die Mikrostruktur, die Phasenzusammensetzung, die Mikrohärte der oberflächennahen Schichten und die Dämpfungseigenschaften von Aluminium wurde untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sich Verbundschichten bilden, die durch eine relativ gleichmäßige Verteilung der Verstärkungspartikel mit einem ähnlichen Volumenanteil von etwa 0,17 gekennzeichnet sind. Während bei den QC-Verstärkungen eine halbkohärente Partikel/Matrix-Grenzfläche beobachtet wird, scheinen die Ti-Partikel aufgrund der Bildung einer Ti 3.Al-Schicht stark an der Aluminiummatrix zu haften. Während sich die Versetzungszellstruktur erst nach UIP ausbildet, zeigt die AlCuFe-verstärkte Verbundschicht eine stark desorientierte Feinkornstruktur mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,1-0,5 μm, während die Ti verstärkte Schicht eine durchschnittliche Korngröße von 0,5-2 μm aufweist. Die beobachteten mikrostrukturellen Merkmale prädestinieren einen signifikanten Anstieg der Mikrohärte und der Dämpfungseigenschaften von Aluminiumproben im Ausgangszustand. Signifikant höhere Werte der Mikrohärte (ca. 1,3 GPa) und des logarithmischen Dekrements (ca. 12 × 10 – 4 ) werden bei Aluminiumproben, die mit einer QC-verstärkten Verbundschicht beschichtet sind, im Vergleich zu Proben mit einer Ti-Verstärkungsschicht beobachtet (ca. 1 GPa und 3,6 GPa)  × 10- 4 ) und zur Aluminiumprobe nach dem Plattieren (0,58 GPa und 1,4 × 10 – 4 ). Dies ist zurückzuführen auf (i) die kleinste Korngröße, (ii) die semi-kohärente Partikel/Matrix-Grenzfläche und (iii) die hohe Härte und spezifische Steifigkeit der QC AlCuFe-Phase. Die relativ hohe Mikrohärte (ca. 1,1 GPa und 0,8 GPa) und die logarithmische Abnahme (ca. 5 × 10 – 4 und 2 × 10 – 4 ) bleiben für die mit QC- und Ti-Verstärkungsschichten beschichteten Al-Proben auch nach dem Erhitzen auf 623 K erhalten.

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Dubois J.-M.
Chemical Society Reviews, 41(20), 6760, 2012.
doi:10.1039/c2cs35110b

Einsatzpotenzial von Quasikristallen und zugehörigen Verbindungen, der sogenannten Familie der komplexen Metalllegierungen (CMAsz). Der Fokus liegt auf CMAS auf Aluminiumbasis, die eine große Anzahl von Kristallverbindungen und Quasikristallen enthalten, die aus Aluminium hergestellt sind, das mit Übergangsmetallen (wie Fe oder Cu) oder gewöhnlichen Metallen wie Mg dotiert ist. Je nach Zusammensetzung variiert die strukturelle Komplexität von mehreren Atomen pro Elementarzelle bis zu Tausenden von Atomen. Dann erscheinen Quasikristalle als CMA der ultimativen Komplexität und zeigen ein Gitter, das im herkömmlichen dreidimensionalen Raum keine Periodizität mehr zeigt. Eigenschaften ändern sich dramatisch mit der Komplexität des Gitters und verwandeln das Verhalten einfacher Al-basierter Kristalle in ein metallisches Verhalten in ein viel komplexeres, mit Halbleiterabdrücken, die in einer Vielzahl von möglichen oder implementierten Anwendungen verwendet werden können.

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Witor Wolf, Claudemiro Bolfarini, Claudio S. Kiminami, Walter J. Botta.
Journal of Materials Research, 2020.
doi:10.1557/jmr.2020.292

Quasikristalline Legierungen und ihre Verbundwerkstoffe wurden aufgrund ihrer komplexen atomaren Strukturen, mechanischen Eigenschaften und ihres einzigartigen tribologischen und thermischen Verhaltens umfassend untersucht. Technologische Anwendungen dieser Materialien sind jedoch noch nicht ausgereift und erfordern noch zusätzliche Entwicklungen. In diesem Beitrag diskutieren wir die jüngsten Fortschritte, die in den letzten Jahren zur Optimierung der Herstellungsprozesse und Eigenschaften von mit Quasikristallen verstärkten Al-Matrix-Verbundwerkstoffen erzielt wurden. Wir diskutieren ausführlich die hochfesten schnellverfestigten nanoquasikristallinen Verbundwerkstoffe, die Herausforderungen in ihren Herstellungsprozessen und ihre Eigenschaften. Wir bringen auch die neuesten Erkenntnisse zur Herstellung von mit Quasikristallen verstärkten Al-Matrix-Verbundwerkstoffen durch Pulvermetallurgie und konventionelle metallurgische Verfahren mit. Wir zeigen, dass in den letzten zehn Jahren wesentliche Entwicklungen erzielt wurden, und diskutieren mögliche zukünftige Studien, die sich aus diesen jüngsten Ergebnissen ergeben könnten.

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Joseph A., Gauthier-Brunet V., Joulain A., Bonneville J., Dubois S., Monchoux J.P.,  Pailloux F.
Materials Characterization, 2018.
doi:10.1016/j.matchar.2018.09.025

Al/40 Vol.% ω-Al-Cu-Fe-Verbundstoffe wurden aus Al-Pulver und quasi-kristallinen i-Al-Cu-Fe-Partikeln unter Verwendung der Spark-Plasma-Sinter-(SPS)-Technik hergestellt. Die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials wurden über den Temperaturbereich von 293 K–823 K durch Durchführung von Kompressionstests bei konstanter Dehnungsrate bewertet. Die Temperaturabhängigkeit der σ 0,2% Streckgrenze zeigt zwei Temperaturbereiche mit einem Übergang im Bereich von 473K–523K. Die Abnahme von σ0,2% mit steigender Temperatur, stärker im Niedertemperaturbereich, weist darauf hin, dass die beiden Temperaturregime entsprechen zwei unterschiedlichen thermisch aktivierten Verformungsmechanismen. Basierend auf mikrostrukturellen Analysen der Al-Matrix, in der plastische Verformung stattfindet, werden die verschiedenen Verstärkungsbeiträge diskutiert und die Ergebnisse schließlich mit denen von Verbundwerkstoffen verglichen, die durch heißisostatisches Pressen (HIP) hergestellt wurden, für die die σ0,2% Temperaturabhängigkeit ist ähnlich. Im Niedertemperaturbereich ist die Spannung von σ0,2% der SPS-Verbundwerkstoffe höher als die der HIP-Verbundwerkstoffe. In diesem Temperaturbereich wird der Spannungsunterschied hauptsächlich auf die verschiedenen in der Al-Matrix vorhandenen Verstärkungsphasen zurückgeführt. Im Hochtemperaturbereich ist die Temperaturabhängigkeit von σ0,2% für die beiden Verbundwerkstoffe unabhängig vom Verarbeitungsweg vergleichbar: Die Lastübertragung ist somit der wichtigste Verstärkungsmechanismus, der für die beiden Al/ω-Al-Cu-Fe-Verbundwerkstoffe ähnlich ist , wobei die Temperaturabhängigkeit auf Querschlupf- und Steigvorgänge zurückgeführt wird.

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Lityńska-Dobrzyńska L., Dutkiewicz J., Stan-Głowińska K., Wajda W., Dembinski L., Langlad, C., Coddet C.
Journal of Alloys and Compounds, 643, S114–S118, 2015.
doi:10.1016/j.jallcom.2014.11.125

Verbundwerkstoffe mit Aluminiummatrix wurden aus elementarem Al-Pulver und zerstäubten Al₆₅Cu₂₀Fe₁₅ Partikeln durch Vakuum-Heißpresstechnik verfestigt. Die kugelförmigen Al₆₅Cu20Fe15-Partikel bestanden aus ikosaedrischen quasikristallinen Dendriten oder Zellen und einer kubischen τ-AlCu(Fe)-Phase, die sich in interdendritischen Bereichen befand. Es wurden Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichem Gehalt an Verstärkungspartikeln (20, 40 und 60 Gew.-%) hergestellt. Alle Komposite zeigten eine Dichte von etwa 99% und eine gute Bindung zwischen den Al₆₅Cu₂₀Fe₁₅ Partikeln und der Matrix. Es wurde gezeigt, dass sich die Phasenzusammensetzung der zerstäubten Partikel nach der Verfestigung für das Komposit mit 20% und 40% zugesetzten Partikeln nicht änderte, während sich Al₂Cu-Ausscheidungen an den Al/Al₆₅Cu₂₀Fe₁₅ Grenzflächen und innerhalb der Matrix im Komposit mit 60% Al₆₅Cu₂₀Fe₁₅ Partikeln bildeten . Mit der Zunahme des Volumenanteils der Verstärkung im Verbundwerkstoff nahmen sowohl die Härte als auch die Druckfestigkeit zu und erreichten für 60 % der Al₆₅Cu₂₀Fe₁₅ Partikel den Wert von 173 HV0,5 bzw. 370 MPa. Der Reibungskoeffizient variierte je nach Zusammensetzung leicht im Bereich von 0,5–0,7.

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Meng Xiao, Zhaoguo Qiu, Yaosha Wu, Dechang Zeng.
Journal of Physics: Conference Series, 2021.
doi:10.1088/1742-6596/2044/1/012011

Schneiderei Beschichtung Mikrostruktur und der Anteil der quasikristalline Phase für verbesserung der Verschleiß- und Rissbeständigkeit durch Auswahl des geeigneten thermischen Sprühens parameter wurde untersucht. Um den Optimierungsprozess zu vereinfachen, wurde orthogonal Test eingeführt. Nach der statistischen analyse und validierung experimente, die aufträge von sprühparameter, die die Härte und den Anteil der quasikristallinen Phase beeinflussten, waren vorgeschlagen bzw. Die Verschleißfestigkeit und Bruchverhalten der Beschichtung besprüht mit optimale Verarbeitungsparameter wurden durch Pin-on-Disk und Dreipunktbiegung (3PB) analysiert test. Die aktuellen Ergebnisse zeigten, dass die mit optimalen Parametern besprühte Beschichtung eine bessere Verschleiß- und Rissfestigkeit. Der hohe Anteil der Quasikristallphase und dicht mikrostruktur tragen zur guten Verschleißfestigkeit bei, inzwischen der günstige Bruch zähigkeit wird der zähen Phase zugeschrieben, die in der Quasikristallmatrix und einer feinlamellaren.

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Silva Oliveira V., Camboim M. M., Protasio de Souza C., Silva Guedes de Lima B. A., Baiocchi O.,  Kim H.-S.
Micromachines, 12(4), 393, 2021.
doi:10.3390/mi12040393

Da die Sonnenstrahlung die ergiebigste Energiequelle der Erde ist, ist thermoelektrische Energie Harvesting erweist sich als interessante Lösung für das Internet of Things (IoTs) in Outdoor-Anwendungen, insbesondere die Verwendung von thermoelektrischen Halbleitergeneratoren (TEGs) zur Stromversorgung von IoT-Geräten. Jedoch, Wenn ein TEG unter Sonneneinstrahlung steht, ist der Temperaturgradient durch TEG gering, was bedeutet, dass der TEG ist nutzlos. Eine Methode, um einen signifikanten Temperaturgradienten auf einem TEG aufrechtzuerhalten, ist die Verwendung eines Solar Absorber auf der einen Seite zum Heizen und ein Kühlkörper auf der anderen Seite. In diesem Beitrag wird ein kompakter TEG-basierter Energy Harvester mit einem Solarabsorber basierend auf einer neuen Feststoffklasse, dem sogenannten Quasikristall (QC) wird vorgestellt. Zusätzlich ein wassergekühlter Kühlkörper zur Verbesserung der Temperatur Gradient auf dem TEG wird ebenfalls vorgeschlagen. Der Harvester ist an einen Energieverwaltungskreis angeschlossen die eine Ausgangsspannung von 3 V liefern und bis zu 1,38 J pro Tag in einem Superkondensator speichern können. Ein Es wurde eine experimentelle Bewertung durchgeführt, um die Leistung der vorgeschlagenen QC-basierten . zu vergleichen Harvester mit einem anderen ähnlichen Harvester, aber mit einem Solarabsorber auf Basis von konventionellem Schwarz Farbe. Dadurch erreichte der QC-basierte Harvester eine um 28,6 % effizientere Energieerzeugung und etwa zwei Stunden früher die volle Ladung eines Superkondensators erreicht. Endlich eine Studie, wie viel die geerntete Energie kann einen Sensorknoten für Smart Agriculture tagsüber mit Strom versorgen unter Berücksichtigung eines Kompromisses zwischen der maximalen Anzahl von Messungen und der maximalen Anzahl der Übertragung pro Tag dargestellt.

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Bauer C.,  Giessen H.
Optics Express, 21(S3), A363, 2013.
doi:10.1364/oe.21.00a363

Solarzellen sind wichtig im Bereich der erneuerbaren Energien. Da die Herstellung von solarem Silizium teuer ist [Electrochem. Soc. Interface 17, 30 (2008)], sind vor allem Dünnschichtsolarzellen interessant. Allerdings ist der Wirkungsgrad solcher Solarzellen gering. Daher ist es wichtig, den Wirkungsgrad zu erhöhen. Die Gruppe von Polman hat gezeigt, dass eine periodische Anordnung von Metallpartikeln die Absorption von Licht erhöhen kann [Nano Lett. 11, 1760 (2011)]. Es wird jedoch erwartet, dass eine quasikristalline Anordnung der Metallteilchen die Lichtabsorption unabhängig von den einfallenden polaren und azimutalen Winkeln aufgrund der isotroperen photonischen Bandstruktur erhöht. In dieser Arbeit vergleichen wir die Absorptionsverbesserung eines quasiperiodischen photonischen Kristalls mit der eines periodischen photonischen Kristalls. Wir stellen fest, dass die Absorptionsverstärkung für die quasi-kristalline Anordnung tatsächlich ein solches isotropes Verhalten zeigt. Dies bedeutet, dass die Absorptionseffizienz der Solarzelle im Laufe des Tages und des Jahres relativ konstant ist. Dies ist besonders wichtig im Hinblick auf die Stromverteilung, die Anforderungen an die Stromspeicherung und die Stabilität des Stromnetzes bei massiver Nutzung erneuerbarer Energien.

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Cui D., Qiu Y., Li M., Ma L., Zhang S., Zeng D., Xiao R.
International Journal of Hydrogen Energy, 45(21), 11908–11915, 2020.
doi:10.1016/j.ijhydene.2020.02.145

Der Reduktionsgrad für den Metalloxidträger bestimmt die endgültige Wasserstoffausbeute für den chemischen Kreislauf-Wasserstofferzeugungsprozess. Wenn jedoch der Gehalt an Trägersauerstoff auf ein hohes Niveau reduziert wird, wird die Sinterung der Materialien beschleunigt. In dieser Arbeit werden wir das Spinellmaterial Cu_0·2 Fe _0·8 (FeAl) O _x herstellen und seine Eigenschaften zur Wasserstoffproduktion untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass es selbst bei einem Reduktionsgrad von 0,75 für 20 Zyklen eine gute Redoxstabilität aufweist. Im Gegensatz dazu ist in den ersten Zyklen offensichtlich eine Deaktivierung des Sauerstoffträgers Fe₂O₃ zu beobachten. Dies ermöglicht das Material mit stabiler Wasserstoffbildung in hoher Ausbeute von etwa 7 mmol/g, die 3,5 mal höher ist als die von Fe₂O₃. Mit Hilfe von SEM- und XRD-Techniken fanden wir heraus, dass der Grund für die gute Stabilität und die hohe Wasserstoffausbeute die Fähigkeit des Spinellträgers ist, das Sintern der aktiven Cu- und Fe-Zusammensetzungen zu verhindern.

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Pandey S. K., Bhatnagar A., Mishra S. S., Yadav T. P., Shaz M. A., Srivastava O. N.
The Journal of Physical Chemistry C, 121(45), 24936–24944, 2017.
doi:10.1021/acs.jpcc.7b07336

Die vorliegende Studie berichtet über die merkwürdige katalytische Wirkung einer neuen Klasse von Katalysatoren; Quasikristall von Al₆₅Cu₂₀Fe₁₅ auf de/ Rehydrierungseigenschaften von Magnesiumhydrid (MgH₂). Katalysiert durch diesen Katalysator wird die Anfangsdesorptionstemperatur von MgH₂ erheblich von verringert ~345C (für Ball gemahlenes MgH₂) zu ~215C. drastischerer Effekt des oben genannten Katalysators ist gewesen beobachtet bei Rehydrierung. Hier 6,00 Gew.% der Wasserstoffspeicherkapazität wird in nur beobachtet 30 Sekunden an 250C. Verbesserte Rehydrierungskinetik ist sogar an niedrigerem gefunden worden
temperaturen von 200 & 150C durch absorbieren ~ 5,50 und ~ 5,40 wt.% von H₂ beziehungsweise innerhalb eine Minute und ~ 5.00 wt.% bei 100C in 30 Minuten. Diese sind eine der niedrigsten Desorption temperatur und die Rehydrierkinetik, die für MgH₂ durch irgendein anderes bekanntes erhalten wird Katalysator. Die Speicherkapazität von MgH₂ katalysiert mit ausgelaugter Version von Al₆₅Cu₂₀Fe₁₅ die quasikristalline Legierung baut sich auch nach 51 Zyklen der De / Rehydrierung vernachlässigbar ab. Der Grund für die katalytische Wirkung wurde beschrieben und diskutiert, basierend auf strukturellen, Mikrostruktur, Fourier-Transformations Infrarot und röntgenphotoelektronenspektroskopische Untersuchungen.

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Jamshidi ALCL, Nascimento L, Rodbari RJ, Barbosa GF, Machado FLA, Pacheco JGA, Barbosa CMBM.
Jamshidi et al., J Chem Eng Process Technol, 2014
doi:10.4172/2157-7048.1000187

Diese Studie zeigt die gute Leistung von Quasikristall Al_62,2Cu_25,3 Fe_12,5 als Katalysator in katalytischen Reaktionen. Der Metallkatalysator, ohne mit Säure oder Base ausgelaugt zu werden, mit der stöchiometrischen Zusammensetzung von trockenem Al_62,2Cu_25,3Fe_12,5 Unter den gezeigten Reaktionen trat eine partielle Oxidation auf, wobei die Bildung der Produkte Methanol, Methanal + Methansäure, Wasser und Dimethylether war. Für diese Forschung verwendeten experimentelle Techniken wie Röntgenbeugung-XRD, um die Entwicklung der Legierungsphase zu verfolgen, die Rasterelektronenmikroskopie-SEM ermöglicht die Untersuchung der Oberflächenmikrostruktur und Transmissionselektronenmikroskopie-TEM untersucht die Morphologie der inneren Phase und Defekte quasikristalline Kerne; Tests für die katalytische Umwandlung von Methanol und Selektivität und Produkte aus diesem Material als Katalysator verwendet. Die Aktivität und Stabilität des Katalysatorquasikristalls für die Dampfreformierung von Methanol zeigte im Vergleich zu anderen Katalysatoren eine ausreichende Leistung. Die im homogenen Schichtquasikristallkatalysator hochdispersen Fe- und Cu-Spezies erhöhen die katalytische Aktivität und unterdrücken die Aggregation von Cu-Partikeln. Wir schlagen vor, dass der Quasikristall ein guter Katalysator für die katalytische Dampfreformierung mit hoher katalytischer Aktivität und ausgezeichneter thermischer Stabilität sein kann.

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Mishra S. S., Yadav T. P., Singh S. P., Singh A. K., Shaz M. A., Mukhopadhyay N. K., Srivastava, O. N.
Journal of Alloys and Compounds, 155162, 2020.
doi:10.1016/j.jallcom.2020.155162

In der vorliegenden Studie wurde die selektive Entfernung von Al aus den quasikristallinen Gitterknoten an der Oberfläche der quasikristallinen Legierung untersucht, um Metall-Nanopartikel / Metalloxide innerhalb des mikroporösen Netzes zu erzeugen. Zur Charakterisierung der Proben wurde eine Röntgenstrukturanalyse durchgeführt. Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie und energiedispersive Röntgenanalyse wurden durchgeführt, um die Oberflächenmikrostruktur, die innere Morphologie und die chemische Zusammensetzung zu untersuchen. Darüber hinaus wurde die katalytische Aktivität der ausgelaugten quasikristallinen Materialien im Hinblick auf den Abbau von biologisch nicht abbaubarem und gefährlichem Methylenblau (einem organischen Farbstoff) bewertet.

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Tanabe T., Kameoka S.,  Tsai A. P.
Applied Catalysis A: General, 384(1-2), 241–251, 2010.
doi:10.1016/j.apcata.2010.06.045

Methanol-Dampfreformierung (SRM) katalytische Leistung, Querschnittsmikrostruktur und ausgelaugter Al₆₃Cu₂₅Fe₁₂ Quasikristall (QC) Katalysatorprozess. QC-Katalysator wurde durch NaOH-Auslaugung gewonnen. Das Auslaugen der QC-Legierung führte zur Bildung einer homogenen ausgelaugten Schicht, die aus Cu, Fe, Al und deren Oxiden besteht. Die Aktivität und Stabilität des QC-Katalysators für SRM war viel höher als die der verwandten kristallinen Legierungskatalysatoren, weil die hoch dispergierten Fe-Partikel im homogenen ausgelaugten Bett des QC-Katalysators die katalytische Aktivität erhöhten und die Aggregation der Cu-Partikel unterdrückten. Die quasiperiodische QC Al-Cu-Fe-Struktur war resistent gegen Auslaugung und hatte eine relativ niedrige Al-Auflösungsrate unter den Al-Cu-Fe-Legierungen, was zur Bildung einer homogenen ausgelaugten Schicht führte, die für eine hohe Aktivität und Stabilität für SRM verantwortlich war.

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Phung Ngoca B., Geanteta C., Aouinea M., Bergereta G., Raffyb S., Marlinb S.
International Journal of Hydrogen Energy, 33(3), 1000–1007, 2008.
doi:10.1016/j.ijhydene.2007.11.019

Zwei Legierungen der Zusammensetzung Al₅₉Cu_25.5Fe_12.4B₃ und Al₇₁Cu_9,7Fe_8,7Cr_10,6 wurden mittels Röntgenbeugung, Transmissionselektronenmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie charakterisiert. Letztere bildet beim schnellen Erstarren aus dem flüssigen Zustand ein Gemisch aus einer unvollkommenen ikosaedrischen Phase und einer kubischen Phase. Nach der Wärmebehandlung wandelt sich diese Legierung in eine dekagonale quasikristalline Phase um. Beide Legierungen können als Katalysatorvorläufer verwendet und nach alkalischer Auslaugung mit NaOH-Lösung in aktive Metallphasen umgewandelt werden. Diese Katalysatoren wurden für die Wasserstoffproduktion durch Dampfreformierung von Methanol bei 473 bis 773 K eingesetzt. Die katalytische Aktivität dieser behandelten Legierungen wurde mit der katalytischen Aktivität des Referenzkatalysators Cu/ZnO/Al₂O₃ verglichen. Die auf Quasikristallen basierenden Katalysatoren zeigten eine hohe katalytische Aktivität in Bezug auf die Wasserstoffproduktion.

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Kenzari S., Bonina D., Dubois J. M.,  Fournée V.
Materials and Design, 35, 691–695, 2012.
doi:10.1016/j.matdes.2011.10.032

Das selektive Lasersintern (SLS) ist ein schichtweises Fertigungsverfahren, das für die Herstellung funktionaler von funktionalen Teilen nach computergestütztem 3D-Design. Die mit SLS kompatiblen Materialien bestehen in der Regel aus polymerbasierten Verbundwerkstoffen, die durch Metall- oder Keramikpartikel verstärkt sind. Wir haben ein neues Verbundstoffpulver untersucht untersucht, das mit der SLS-Technologie kompatibel ist und quasikristalline AlCuFeB-Füllstoffpartikel enthält. Die bearbeiteten Teile weisen eine geringere Reibung und eine bessere Verschleißfestigkeit auf als andere Verbundwerkstoffe, die der SLS-Technologie. Darüber hinaus enthalten die Funktionsteile fast keine Porosität und sind dicht, so dass sie ihre direkte Verwendung in vielen fluidischen Anwendungen.

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Kenzari S., Bonina D., Degiovanni A., Dubois J. M., Fournée V.
Acta Physica Polonica A, 126(2), 449–452, 2014.
doi:10.12693/aphyspola.126.449

Anwendung von quasikristallinen Pulvern bei der Entwicklung von Polymermatrix-Verbundwerkstoffen. Das Verfahren basiert auf dem selektiven Lasersintern, einer der effektivsten additiven Fertigungstechnologien im Maschinenbau. Die Eigenschaften der hergestellten Werkstoffe, wie Porosität, Reibung und Verschleiß gegenüber massivem Stahl, werden bewertet und mit dem Stand der Technik verglichen. Es gibt auch eine Vorstellung von der Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen unter Verwendung einer der Varianten der Technologie.

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Abuzin Y.A., Tsetlin M.B., Mansurov I.R.
RU2590694C1, 2015.

Die Gruppe der Erfindungen bezieht sich auf die Biochemie. Ein Bioaktivator, ein Verfahren zur Erhöhung der Effizienz der Chlorella-Zucht und ein Netz aus Bioaktivatoren für die Chlorella-Zucht werden vorgeschlagen. Der Bioaktivator ist ein quasi-kristallines Material des Systems Al-Cu-Fe. Das Verfahren umfasst das Einbringen in das Chlorella-Inkubationsmedium des obigen Bioaktivators in Form eines Pulvers von 20-60 Mikrometern in einer Menge von 5-10% des Bioreaktorvolumens oder in Form einer dünnen Schicht mit einer Dicke von bis zu 5 Mikrometern auf die Funktionsflächen des Bioreaktors. Die Bioaktivatorbahn zum Züchten von Chlorella wird aus Fadenabschnitten gebildet, die an einem Ende auf einer Suspension beschichtet sind, die mit einer bis zu 5 μm dicken Bioaktivatorschicht bedeckt ist. Die Erfindungen erhöhen die biologische Masse des Erzeugerstammes. 3 n. und 6 h.p. f, 4 ill.

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Aqib Zahoor, Taha Aziz, Soumble Zulfqar, Aisha Sadiq, Rashid Ali, Rub Nawaz Shahid, Naeem ul Haq Tariq, Attaullah Shah, Khurram Shehzad, Fahad Ali, Hasan Bin Awais.
Applied Physics A, 126(6), 2020.
doi:10.1007/s00339-020-03611-5

In dieser Studie wurden die antimikrobiellen Eigenschaften von Al-Cu-Fe-, Al-Cu-Fe-B- und Al-Cu-Fe-Co Quasikristallpulvern im ausgelaugten und nicht ausgelaugten Zustand gegen Gram-negativ (E. aerogenes, K. pneumoniae) und Gram-positive (B. cereus, K. rosea) Bakterienumgebung. Das Auslaugen des Pulvers in 10 M wässriger NaOH-Lösung führte zur Ansammlung von Cu und Fe auf der Oberfläche. Als Ergebnis wurden bakterielle Aktivitäten in der Nähe der ausgelaugten Quasikristallpulver gehemmt, was auf gute antimikrobielle Eigenschaften der ausgelaugten Pulver hinweist. Alle drei ausgelaugten Pulverproben zeigten unterschiedliche antimikrobielle Aktivitäten. Aus dem Durchmesser der Hemmzone wurde abgeleitet, dass E. aerogenes am anfälligsten für die ausgelaugten Pulver ist. Die ausgelaugten Al-Cu-Fe-B- und Al-Cu-Fe-Co-Quasikristallpulver zeigten nanostrukturierte Strukturen auf der äußeren Oberfläche. Die ikosaedrische Struktur blieb in allen Proben während des Auslaugungsprozesses erhalten.

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Wang H., Lan X., Huang Y.,  Jiang X.
Chinese Physics Letters, 36(9), 098201, 2019.
doi:10.1088/0256-307x/36/9/098201

Quasikristalle besitzen eine langreichweitige quasiperiodische Translationsordnung und nichtkristallographische Rotationssymmetrie. Al-Cu-Fe-Quasikristalle haben aufgrund des hohen Al-Gehalts und der großen Anzahl von Defekten in der Struktur ein großes Potenzial für die Lithium-Speicherung. In unserer Studie (J. Alloys Compd. 805 (2019) 942) haben wir gezeigt, dass Al – Cu – Fe Quasikristalle eine gute Anfangsspeicherkapazität haben.

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Lan, X., Wang, H., Sun, Z., & Jiang, X.
Journal of Alloys and Compounds, 2019.
doi:10.1016/j.jallcom.2019.07.148

In dieser Arbeit wurde eine Al – Cu – Fe-Quasikristall-Legierung als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Die erste spezifische Entladekapazität des Quasikristalls betrug 204 mA h / g. Die zyklische Voltammetrie zeigte, dass der Oxidationspeak des Al – Cu – Fe Quasikristalls bei etwa 1,4 V lag. Die Reduktionsspitze lag bei 0,3 V. Al – Cu – Fe Quasikristalle hatten im ersten Fall eine höhere Lithium-Ionen-Diffusionsimpedanz und Warburg-Impedanz. loop. Die Röntgenanalyse zeigte, dass Li-Atome in die Quasikristallstruktur eindringen und den Quasikristall während des ersten Lade-Entlade-Zyklus nicht vollständig verlassen können, was eine irreversible Kapazität verursacht.

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Abuzin Y.A., Piskorskiy V.P., Valeev R.A., Tereshina I.S., Klevachev A.M., Shcheglova T.M.
Promising materials, ISSN 1028-978X, 2008.

Es wird gezeigt, dass die Zugabe von nanostrukturiertem Al₇Cu₂Fe-Pulver zur Basislegierung des Nb-Fe-B-Systems den HCI-Wert von Metall-Keramik-Magneten um 32% erhöhen kann, bei einer leichten Abnahme der Restinduktion. Es wird gezeigt, dass der positive Einfluss des quasikristallinen Al₇Cu₂Fe-Pulvers auf die Eigenschaften von Metall-Keramik-Magneten stark genug von der Sintertemperatur abhängt, da sich die Al₇Cu₂Fe-Verbindung im Sinterprozess zersetzen kann.

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Piskorskiy V.P., Ivanov S.I., Valeev R.A., Shingarev E.N., Shcheglova T.M., Elebov A.V., Parfenov A.A.
Integral, ISSN 2074-0077, 2012.

Der Einfluss von quasikristallinem Al 7Cu 2Fe-Pulver auf die Eigenschaften von gesinterten Magneten Nd-Fe-B, Pr-Dy-Fe-Co-B wurde in dieser Arbeit untersucht. Pulver der Verbindung Al 7Cu 2Fe wurde beim Mahlen (bis zu 2 Gew.-%) zu Pulvern von Basislegierungen der folgenden Zusammensetzungen hinzugefügt:Nd _15,3(Fe _0,98Co _0,02)Ti _1,4Cu _0,6Al _0,2B _7,5 (Б2), (Pr _0,57Dy _0,43) _13,4(Fe _0,7 6Cо _0,24) _ост.Cu _0,06Al _0,1B _7,2 (Б). Die Abhängigkeit des H_CI von Magneten auf Basis der B2-Legierung von der Al 7Cu 2Fe-Konzentration hat ein Maximum bei einem Zusatzstoffgehalt von 0,5 Gew.-%. Der Wert von H CI der Magnete auf Basis der Legierung B ist nicht von der Additivkonzentration abhängig. Es wird angenommen, dass die unterschiedliche Art der Abhängigkeit von H_CI von der Additivmenge mit der unterschiedlichen Zusammensetzung der flüssigen Phase während des Sinterns zusammenhängt.

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