强磁场条件下Alnico合金调幅组织演变及超精细结构研究

论文摘要

本文采用透射电镜（TEM）和高分辨透射电镜（HRTEM）观察了Alnico5和Alnico8合金在无磁场和不同强度磁场中等温处理的调幅组织，对调幅分解形成的富Fe-Co相和富Al-Ni相成分进行了分析；采用穆斯堡尔谱对合金的局域结构进行了分析，获得了合金的超精细场等信息，同时测试了部分处理状态合金的磁性能，采用连续相场方法对二元合金在弹性能和外磁场作用下的调幅分解进行了模拟。组织观察结果表明，Alnico5合金在830℃会发生调幅分解，施加磁场，调幅组织沿磁场方向形成明显取向。磁场强度越大，合金调幅分解进行得越快，富Fe-Co相粒子的体积分数也随之增加。Alnico8合金在无磁场中于830℃等温处理获得的调幅组织各向异性远大于Alnico5合金。在0.7T磁场中获得的调幅组织取向和磁场方向一致性良好，10T强磁场细化了富Fe-Co相粒子。成分分析表明，Fe和Al、Ni、Ti元素分别在Alnico8合金调幅分解两相中富集，Co、Cu元素在两相中分布比较均匀。磁场能够促进元素的扩散，0.7及10T磁场处理后富Fe-Co相中Fe的含量升高，Al、Ni、Ti含量下降，富Al-Ni相基体出现成分差异很大两种环境。穆斯堡尔谱分析结果表明，Alnico5合金的穆斯堡尔谱可以解析为两套铁磁亚谱；Alnico8合金的穆斯堡尔谱可以解析为三套铁磁亚谱，不同磁场条件下得到的穆斯堡尔谱谱线形状没有很大差异。磁场处理后，平均超精细场降低，穆斯堡尔谱线中1、6峰和2、5峰的比值增大，对应富Fe-Co相的铁磁亚谱的子谱相对总面积比例增加。二元合金相场模拟结果显示，在弹性能作用下调幅分解组织呈一定的取向，均匀弹性体和非均匀弹性体具有不同的分解组织。在外磁场和弹性能共同作用下，分解组织沿着外磁场方向伸长排列，沿着垂直磁场方向观察，均匀弹性体和非均匀弹性体的分解组织呈现不同的形貌。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究目的
• 1.2 强磁场在材料科学中的应用
• 1.3 强磁场作用下材料固态相变行为研究
• 1.3.1 强磁场对材料固态相变组织形貌的影响
• 1.3.2 强磁场对材料固态相变作用的宏观机理
• 1.3.3 强磁场对材料固态相变热力学的影响
• 1.4 Alnico合金调幅分解研究
• 1.4.1 调幅分解简介
• 1.4.2 Alnico永磁合金
• 1.4.3 Alnico合金调幅分解研究
• 1.4.4 调幅分解数值模拟研究
• 1.5 本文的主要目的及研究内容
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 合金成分
• 2.1.2 合金原始铸态组织
• 2.1.3 合金原始磁性能
• 2.2 热处理工艺
• 2.2.1 固溶处理
• 2.2.2 等温磁场热处理
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 微观组织观察
• 2.3.2 穆斯堡尔谱分析
• 2.3.3 磁性能测试
• 2.3.4 相场模拟
• 第3章 磁场热处理对Alnico合金微观组织的影响
• 3.1 引言
• 3.2 磁场条件下Alnico5 合金微观组织形貌
• 3.2.1 固溶态Alnico5 合金组织形貌
• 3.2.2 无磁场条件下等温处理Alnico5 合金调幅组织形貌
• 3.2.3 磁场等温处理Alnico5 合金调幅组织形貌
• 3.2.4 Alnico5 合金调幅组织在0.7T磁场中的演化
• 3.3 磁场作用下Alnico8 合金微观组织形貌
• 3.3.1 无磁场条件下等温处理Alnico8 合金调幅组织形貌
• 3.3.2 磁场等温处理Alnico8 合金调幅组织形貌
• 3.4 磁场对Alnico合金调幅组织作用的微观机理
• 3.5 本章小结
• 第4章 磁场作用下Alnico合金成分与结构研究
• 4.1 引言
• 4.2 磁场作用下Alnico8 合金两相成分
• 4.2.1 Alnico8 合金调幅组织HAADF像分析
• 4.2.2 无磁场条件下等温处理Alnico8 两相成分
• 4.2.3 磁场等温处理Alnico8 合金两相成分
• 4.3 磁场作用下Alnico合金的超精细结构
• 4.3.1 无磁场条件下等温处理Alnico5 合金超精细结构
• 4.3.2 无磁场条件下等温处理Alnico8 合金超精细结构
• 4.3.3 磁场等温处理Alnico8 合金局域结构
• 4.3.4 磁场等温处理Alnico8 合金磁性能
• 4.4 磁场对Alnico8 合金成分及局域结构作用的微观机理
• 4.5 本章小结
• 第5章 磁场中调幅分解相场模拟研究
• 5.1 引言
• 5.2 计算基本模型
• 5.2.1 相场中的弹性能模型
• 5.2.2 微磁学模型
• 5.3 弹性能作用下的调幅分解
• 5.3.1 均匀弹性体在弹性能作用下的调幅分解
• 5.3.2 非均匀弹性体在弹性能作用下的调幅分解
• 5.4 外磁场作用下的调幅分解
• 5.5 外磁场和弹性能共同作用下的调幅分解
• 5.5.1 均匀弹性体在外磁场和弹性能共同作用下的调幅分解
• 5.5.2 非均匀弹性体在外磁场和弹性能共同作用下的调幅分解
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢