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Sm3（Fe,Ti）29Nx/α-Fe双相纳米耦合永磁材料的制备、微结构及磁性能研究

2020-11-22阅读(872)

Sm3（Fe,Ti）29Nx/α-Fe双相纳米耦合永磁材料的制备、微结构及磁性能研究

论文摘要

Sm3（Fe,Ti）29Nx/α-Fe双相纳米耦合永磁材料是由软磁相α-Fe提供较高的磁饱和强度,硬磁相Sm3（Fe,Ti）29Nx提供较高的矫顽力,两者在纳米尺度发生耦合作用,从而提高综合永磁性能,同时软磁相α-Fe的存在大大降低了稀土的含量,降低了成本,是目前最具应用潜力的研究方向。本文采用熔体快淬法结合晶化与氮化处理,通过添加稳定性合金元素Ti,成功制备了Sm3（Fe,Ti）29Nx和α-Fe纳米双相耦合永磁材料,并对其制备过程中的晶化工艺、氮化工艺、微结构和磁性能进行了详细地分析和研究。Sm10Fe84Ti6合金和Sm10Fe84Ti5Cu1合金的铸态和退火态组织均由四种物相构成,α-Fe相、Sm3（Fe,Ti）29相、少量Sm2（Fe,Ti）17相及富钐相SmFe2,但Sm10Fe84Ti6合金和Sm10Fe84Ti5Cu1合金退火后的α-Fe和富钐相相对铸态合金含量减少,Sm3（Fe,Ti）29相和Sm2（Fe,Ti）17相的相对含量增多。甩带后样品中只有Sm3（Fe,Ti）29和α-Fe两种物相,且Sm3（Fe,Ti）29相存在部分非晶。Sm10Fe84Ti6及退火态Sm10Fe84Ti6薄片700℃晶化后,细小晶粒间有类似非晶形态的物质,750℃保温30min的晶化条件使薄片完全晶化,用透射电子显微镜观察到晶粒与晶粒之间紧密结合,晶粒尺寸一般在50nm以下,晶界平直光滑,能达到晶粒间较好的直接交换耦合。而添加Cu的合金薄带晶粒分布较混乱,晶粒大小差别较大,在晶界位置有细小晶粒析出,晶粒间结合没有规律,晶界也不是典型的平直光滑。四种合金氮化后均由Sm3（Fe,Ti）29Nx和α-Fe两相构成。四种合金矫顽力和剩磁均在750℃晶化时达到最大值,但未添加Cu的合金磁性能要远高于添加Cu的合金磁性能,Sm10Fe84Ti6合金在15000Oe外场下的矫顽力最高值为750℃晶化时的1778.4Oe。未添加Cu的合金磁滞回线比较光滑丰满,说明3:29相与α-Fe存在很好的纳米交换耦合。

论文目录

  • 第一章 绪论
  • §1-1 永磁材料的研究概况
  • 1-1-1 稀土永磁材料研究进展
  • 1-1-2 纳米双相耦合永磁材料
  • 1-1-3 稀土永磁材料的应用
  • 1-1-4 稀土永磁材料的研究热点
  • §1-2 稀土永磁材料制备工艺
  • 1-2-1 普通磁粉制备方法
  • 1-2-2 双相纳米晶交换耦合磁粉的制备方法
  • §1-3 添加元素的影响
  • §1-4 研究中存在的问题
  • §1-5 本论文要解决的问题
  • §1-6 本论文研究内容
  • 第二章 试验材料、设备及工艺
  • §2-1 试验材料及设备
  • 2-1-1 原料
  • 2-1-2 试验设备
  • §2-2 试验工艺流程
  • 2-2-1 成分设计
  • 2-2-2 母合金熔炼
  • 2-2-3 均匀化退火
  • 2-2-4 熔体快淬
  • 2-2-5 晶化退火
  • 2-2-6 氮化处理
  • 2-2-7 磁性能测试
  • 第三章 母合金的熔炼
  • §3-1 熔炼工艺
  • §3-2 合金反应
  • §3-3 铸态合金组织及物相
  • 3-3-1 铸态组织的XRD分析
  • 3-3-2 铸态合金SEM观察
  • §3-4 本章小结
  • 第四章 铸态母合金的均匀化退火
  • §4-1 引言
  • §4-2 退火后组织及物相
  • 4-2-1 退火后合金的物相组成
  • 4-2-2 退火后合金的组织观察
  • §4-3 本章小结
  • 第五章 母合金的熔淬处理
  • §5-1 引言
  • §5-2 熔体快淬后组织及物相分析
  • 5-2-1 熔体快淬后合金的物相分析
  • 5-2-2 熔体快淬后薄带表面SEM观察
  • §5-3 本章小结
  • 第六章 薄带的晶化处理
  • §6-1 引言
  • §6-2 晶化工艺研究
  • 6-2-1 晶化热学分析
  • 6-2-2 晶化后合金XRD分析
  • 6-2-3 晶化后合金SEM观察
  • 10Fe84Ti6合金晶化后薄片抛光腐蚀SEM观察'>6-2-4 Sm10Fe84Ti6合金晶化后薄片抛光腐蚀SEM观察
  • §6-3 本章小结
  • 第七章 氮化过程
  • §7-1 引言
  • §7-2 氮化后组织及物相研究
  • 7-2-1 不同合金吸氮量的对比
  • 7-2-2 合金氮化物XRD分析
  • 7-2-3 合金氮化SEM分析
  • 10Fe84Ti6Nx压制薄片的织构分析'>7-2-4 Sm10Fe84Ti6Nx压制薄片的织构分析
  • §7-3 小结
  • 第八章 磁性能检测
  • §8-1 引言
  • §8-2 磁性能分析
  • 8-2-1 晶化温度对磁性能的影响
  • 8-2-2 氮化温度对磁性能的影响
  • 8-2-3 测试温度对磁性能的影响
  • §8-3 小结
  • 第九章 透射电镜观察及微结构分析
  • §9-1 引言
  • §9-2 微结构分析
  • 9-2-1 粉末样品分析
  • 9-2-2 薄片样品分析
  • §9-3 小结
  • 第十章 结论
  • 创新点：
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

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