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纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料微结构和磁性能研究

2020-11-23阅读(923)

纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料微结构和磁性能研究

论文摘要

纳米复合永磁材料由纳米晶的软磁相和硬磁相构成,通过两相间的交换耦合作用可使材料同时具有硬磁相高矫顽力和软磁相高饱和磁化强度的优点,且稀土含量少,价格便宜,有望发展为新一代永磁材料。 本文采用熔体快淬结合晶化退火工艺制备纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe型永磁材料,通过X射线衍射（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）、热重分析（TGA）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、金相显微镜（OM）、振动样品磁强计（VSM）等分析仪器和手段,系统研究了合金成分对材料微结构、磁性能、温度稳定性和高温抗氧化性的影响,重点分析了添加元素在非晶晶化过程和晶化动力学方面所起的作用,以及磁体的相组成和微结构与温度稳定性之间的关系。同时还研究了制备工艺对材料微结构和磁性能的影响,对比了感应喷淬式快淬炉和电弧溢流式快淬炉两种快淬设备在制备样品方面的差异。 本文的主要研究结果如下: 适量添加Nb和Zr元素能够改变非晶晶化行为,有效细化晶粒,增强软、硬磁相间的交换耦合作用,提高材料磁性能。在Nd10Fe84B6母合金中,添加Zr可以完全抑制Nd3Fe62B14亚稳相的生成,Nd2Fe14B和α-Fe在相同温度下同步析出,非晶晶化过程从两步晶化变为一步晶化,即实现了异相同温结晶;并且非晶晶化方式从添加前的难形核易长大类型转变为添加Zr后的易形核难长大类型。在(Nd0.4Pr0.6)8.5Fe85.5B6母合金中,复合添加Nb和Zr不仅可以抑制α-Fe相的先析出和长大,而且完全避免亚稳相的形成,非晶相的晶化过程从三步晶化变为一步晶化,从而细化晶粒,提高磁性能。 材料微结构和矫顽力温度稳定性之间有密切的联系,增大微结构参数ξ或者减小Neff都可以提高矫顽力温度稳定性。适量添加Nb和Zr可以使晶粒变得更加均匀和规则,有效降低了Neff,有助于提高磁体的温度稳定性。但Nb和Zr会降低Nd2Fe14B相的居里温度,因此过量添加对温度稳定性反而有不利影响。 在NdxFe93-xZr1B6（x=9～11）中,随着Nd含量的增加,硬磁相Nd2Fe14B所占的体积百分比增大,当Nd含量为10at%时,磁体的磁性能和温度稳定性最好。在Nd10Fe89-xZr1Bx（x=5～8）中,随着B含量的增加,剩磁下降,且剩磁温度稳定性变差;内禀矫顽力随着B含量的增加先增大后减小,矫顽力温度稳

论文目录

  • 第一章 绪论
  • 1.1 永磁材料概述
  • 1.2 稀土永磁材料的发展历程
  • 5'>1.2.1 第一代稀土永磁材料RCo5
  • 2Co17'>1.2.2 第二代稀土永磁材料R2Co17
  • 2Fe14B'>1.2.3 第三代稀土永磁材料R2Fe14B
  • 1.2.4 铁基稀土间隙化合物永磁材料
  • 1.2.5 纳米复合稀土永磁材料
  • 1.3 纳米复合稀土永磁材料制备工艺
  • 1.3.1 熔体快淬法
  • 1.3.2 气体喷雾法
  • 1.3.3 机械合金化法
  • 1.3.4 HDDR法
  • 1.3.5 真空制膜法
  • 1.4 纳米复合稀土永磁材料理论模型
  • 1.4.1 一维模型
  • 1.4.2 二维和三维各向异性模型
  • 1.4.3 取向的各向异性模型
  • 1.5 纳米复合稀土永磁材料研究现状
  • 1.5.1 添加元素的影响
  • 1.5.2 制备工艺的影响
  • 1.6 选题意义、目的和研究内容
  • 第二章 实验方法
  • 2.1 实验流程
  • 2.2 样品制备
  • 2.2.1 母合金制备
  • 2.2.2 快淬带制备
  • 2.2.3 晶化热处理
  • 2.3 磁性能测量
  • 2.4 组织结构观察和分析
  • 2.4.1 差示扫描量热分析和热重分析
  • 2.4.2 X射线衍射分析
  • 2.4.3 扫描电子显微镜观察
  • 2.4.4 透射电子显微镜观察
  • 2Fe14B／α-Fe永磁材料微结构和磁性能的影响'>第三章 Nb和Zr对纳米复合Nd2Fe14B／α-Fe永磁材料微结构和磁性能的影响
  • 3.1 引言
  • 10Fe84B6组织和磁性能的影响'>3.2 Nb和Zr对Nd10Fe84B6组织和磁性能的影响
  • 3.2.1 对室温磁性能的影响
  • 3.2.2 对显微组织的影响
  • 3.2.3 对温度稳定性的影响
  • 3.2.4 对晶化行为的影响
  • 0.4Pr0.6)8.5Fe85.5B6组织和磁性能的影响'>3.3 Nb和Zr对(Nd0.4Pr0.6)8.5Fe85.5B6组织和磁性能的影响
  • 3.3.1 对室温磁性能的影响
  • 3.3.2 对显微组织的影响
  • 3.3.3 对晶化行为的影响
  • 3.3.4 对矫顽力机制的影响
  • 3.4 本章小结
  • 2Fe14B／α-Fe永磁材料微结构和磁性能的影响'>第四章 Nd、B、Co和Dy对含Zr纳米复合Nd2Fe14B／α-Fe永磁材料微结构和磁性能的影响
  • 4.1 引言
  • 4.2 Nd含量的影响
  • 4.2.1 对室温磁性能的影响
  • 4.2.2 对温度稳定性的影响
  • 4.2.3 对显微组织的影响
  • 4.3 B含量的影响
  • 4.3.1 对室温磁性能的影响
  • 4.3.2 对温度稳定性的影响
  • 4.3.3 对显微组织的影响
  • 4.4 Co添加的影响
  • 4.4.1 对室温磁性能的影响
  • 4.4.2 对温度稳定性的影响
  • 4.4.3 对显微组织的影响
  • 4.5 Dy添加的影响
  • 4.6 添加元素对磁体抗氧化性能的影响
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 制备工艺对材料微结构与磁性能的影响
  • 5.1 引言
  • 5.2 喷淬式快淬炉快淬速度的影响
  • 5.3 喷淬式快淬炉快淬气压的影响
  • 5.4 喷淬式和溢流式快淬炉对比
  • 5.5 晶化时间和晶化温度的影响
  • 5.6 晶化气氛的影响
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 总结和展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表论文及参与项目
  • 致谢

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