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Nd2Fe14B/α-Fe型纳米晶双相复合磁体研究

2020-12-06阅读(958)

Nd2Fe14B/α-Fe型纳米晶双相复合磁体研究

论文摘要

纳米双相复合永磁体是近年来出现的一种引人注目的新型永磁体,这类合金有着硬磁相的高磁晶各向异性同时也具备了软磁相的高饱和磁化强度的特点,是一种在纳米级的范围内通过交换耦合作用形成高性能的永磁体。本次实验通过熔体快淬及晶化处理方法研究制备纳米复合磁体。研究了合金成分、快淬工艺、晶化处理温度和时间等因素对Nd2Fe14B/a-Fe型双相纳米晶复合磁体磁性能的影响规律。实验的具体过程分为配料、熔炼、甩带、差热分析、晶化处理、磁性能的检测和物相分析。将配制好的原料放入真空电弧熔炼炉中熔炼,然后将熔炼好的母合金放入真空快淬炉中甩带获得快淬条屑,再将条屑研磨成粉后对其进行差热分析以确定晶化处理工艺。之后将快淬粉末封密在自动控温扩散炉内使用氩气保护,在一定的温度下保温一定时间后,取出水淬。冷却后利用PM32高场脉冲磁强计测量试样的磁特性并对结果进行分析。实验结果表明：快淬速度对合金薄带的磁性能有很大影响。快淬速度过低时合金晶粒已经开始长大磁性能很低。随着辊速的上升晶粒变细小因此磁性能随之上升。快淬速度过高时,合金形成了部分非晶或完全非晶态,导致磁性能迅速降低。晶化处理工艺对合金的磁性能也有很大影响。随着晶化处理时间的延长和温度的升高,合金的磁性能逐渐升高,达到最优点后随着处理时间延长和温度的升高而逐渐降低。Cr元素的适量添加可以有效的提高纳米双相永磁合金的综合磁性能,但当Cr含量过少时作用微弱甚至出现轻微副作用,而当Cr含量过多时由于非磁性第二相的增多会使磁性能降低。对Nd8.5Fe77.5-xCo8CrxB6研究结果表明,最优成分为Nd8.5Fe76.5Co8Cr1B6。Zr的适量加入可以提高合金的综合磁性能。Zr的加入可细化晶粒,提高矫顽力,但剩磁有很大程度的下降。对Nd9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2研究结果表明,最优成分为Nd9Fe78.3Co5Zr1B6.5Ga0.2。本实验中Nd8Fe87B5合金直接块淬得到的最佳磁性能为辊速35m/s时：Br=0.842T,jHc=356.8kA/m, （BH）m=57.36kJ/m3;晶化处理后辊速为45m/s的样品在退火温度为690℃晶化时间为10min时得到最佳综合磁性能：Br=0.904T, jHc=360kA/m, （BH）m=70.96kJ/m3。Nd8.5Fe76.5Co8Cr1B6合金在760℃保温时间15min时磁性能达到最优,Br=0.823T,jHc=217.6kA/m, （BH）m=47.76kJ/m3。Nd9Fe78.3Co5Zr1B6.5Ga0.2合金在630℃保温20min时磁性能达到最优,Br=0.8T, jHc=261.6kA/m, （BH）m=51.36kJ/m3。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 1.1 磁性材料简介
  • 1.2 软磁材料及其发展
  • 1.2.1 软磁材料简介
  • 1.2.2 软磁材料的发展
  • 1.3 永磁材料及其发展
  • 1.3.1 永磁材料简介
  • 1.3.2 永磁材料的发展
  • 1.3.3 稀土永磁概述
  • 1.4 纳米双相复合永磁材料
  • 1.4.1 双相纳米晶永磁材料的应用及其特性
  • 1.4.2 双相纳米晶永磁材料的分类
  • 1.4.3 纳米复合永磁材料的制备方法
  • 1.5 本课题的研究目的和意义
  • 第二章 实验原理及方法
  • 2.1 实验原理
  • 2.1.1 矫顽力机理
  • 2.1.2 影响剩磁与磁能积的相关因素
  • 2.1.3 磁体的微结构和纳米晶复合磁体的理论模型
  • 2.1.4 影响纳米复合永磁材料磁性能的因素和提高其磁性能的途径
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 原料的选择及成分的设计
  • 2.2.2 磁粉的制备过程
  • 2.2.3 磁粉磁性能的测量
  • 2.2.4 物相分析
  • 第三章 实验结果及分析
  • 8Fe87B5合金的磁性能分析'>3.1 Nd8Fe87B5合金的磁性能分析
  • 8Fe87B5合金磁性能的影响'>3.1.1 快淬速度对Nd8Fe87B5合金磁性能的影响
  • 8Fe87B5合金的DTA曲线分析'>3.1.2 Nd8Fe87B5合金的DTA曲线分析
  • 8Fe87B5合金磁性能的影响'>3.1.3 晶化处理时间对Nd8Fe87B5合金磁性能的影响
  • 8Fe87B5合金磁性能的影响'>3.1.4 晶化处理温度对Nd8Fe87B5合金磁性能的影响
  • 8Fe87B5合金XRD曲线分析'>3.1.5 Nd8Fe87B5合金XRD曲线分析
  • 3.1.6 小结
  • 8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金的磁性能分析'>3.2 Nd8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金的磁性能分析
  • 8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金的DTA曲线分析'>3.2.1 Nd8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金的DTA曲线分析
  • 8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金磁性能的影响'>3.2.2 晶化处理温度对Nd8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金磁性能的影响
  • 8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金磁性能的影响'>3.2.3 晶化处理时间对Nd8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金磁性能的影响
  • 8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金磁性能的影响'>3.2.4 成分对Nd8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金磁性能的影响
  • 8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金XRD曲线分析'>3.2.5 Nd8.5Fe77.5-xCo8CrxB6合金XRD曲线分析
  • 3.2.6 小结
  • 9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金的磁性能分析'>3.3 Nd9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金的磁性能分析
  • 9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金的DTA曲线分析'>3.3.1 Nd9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金的DTA曲线分析
  • 9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金磁性能的影响'>3.3.2 晶化处理时间对Nd9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金磁性能的影响
  • 9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金磁性能的影响'>3.3.3 晶化处理温度对Nd9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金磁性能的影响
  • 9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金磁性能的影响'>3.3.4 成分对Nd9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金磁性能的影响
  • 9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金XRD曲线分析'>3.3.5 Nd9Fe79.3-xCo5ZrxB6.5Ga0.2合金XRD曲线分析
  • 3.3.6 小结
  • 第四章 结论
  • 参考文献
  • 致谢

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