Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料结构和磁性能的研究

论文摘要

Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料是由纳米晶粒的硬磁相和软磁相组成的一种永磁材料,理论磁能积比目前烧结NdFeB约高一倍,且由于合金中Nd含量较低,具有较高的性价比,是目前永磁材料研究的热点。影响纳米复合永磁材料磁性能的主要因素包括成份、快淬工艺和晶化处理工艺等。本文作者主要针对快淬工艺、稳恒强磁场中晶化处理、添加合金元素等因素对纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响进行了研究,尤其是利用三维原子探针分析测定了不同元素的原子在纳米空间的精确分布,研究了合金元素对纳米复合永磁材料微观结构的影响。在研究（Nd0.9Dy0.1）9（Fe0.9Co0.1）85.5B5.5合金快淬薄带的结构和磁性能中,观察到快淬速度对纳米复合永磁材料的晶化有很大影响。较低的快淬速度有利于晶化处理后获得均匀细小的晶粒组织,增强晶粒之间的交换耦合作用,从而提高合金的磁性能;而较高的快淬速度会使合金晶化后晶粒均匀性变差,降低了合金的磁性能。快淬速度为12m/s的快淬薄带在10T稳恒强磁场下晶化处理后,并没有出现硬磁相Nd2Fe14B[001]方向沿外加磁场方向择优取向的织构,合金中软磁相α?Fe的含量增加,合金的磁性能下降。在（Nd0.9Dy0.1）9（Fe0.9Co0.1）85.5B5.5合金成份的基础上,研究了添加高熔点元素Nb、Zr、V和低熔点元素Sn、Cu对纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响。Nb、Zr等元素的添加,提高了快淬薄带的非晶形成能力和非晶的热稳定性,晶化后合金的显微组织细小均匀,合金的矫顽力显著提高。三维原子探针的研究结果表明:快淬薄带经过晶化处理后,高熔点元素Nb、Zr、V容易和Fe、B等元素在晶界处形成析出相Nb-Fe-B、Zr（Nb）Fe2和（Nb,V,Zr）-Fe-B,从而抑制了晶粒的长大;快淬态非晶快淬薄带中存在富集Zr、Co等元素的原子团簇,在团簇原子总数为40时,Zr、Co的含量可达30at%,高出合金成份中该元素平均含量6～10倍,这些原子团簇大小一般为23nm,Zr和Co的原子团簇密度分别为7×106 /μm3和5×106 /μm3,而其它元素的原子团簇密度小得多,这些原子团簇的存在也有利于合金晶粒的细化。快淬薄带晶粒的细化增强了晶粒之间的交换耦合作用,提高了快淬薄带的磁性能,快淬薄带的矫顽力控制机制由不含Nb、Zr

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 稀土永磁材料简介
• 1.2 纳米复合永磁材料
• 1.2.1 纳米复合永磁材料的特性
• 1.2.2 纳米复合永磁材料的制备
• 1.2.3 熔体快淬法制备纳米复合永磁材料的晶化
• 1.3 三维原子探针及其应用
• 1.3.1 三维原子探针介绍
• 1.3.2 三维原子探针在纳米复合永磁材料研究中的应用
• 1.4 稳恒强磁场下材料的相变
• 1.4.1 稳恒强磁场下的液固相变
• 1.4.2 稳恒强磁场下的固态相变
• 1.4.3 稳恒强磁场在永磁材料中的应用
• 1.5 选题意义和研究内容
• 第二章实验原理和实验方法
• 2.1 样品的制备
• 2.2 示差热分析（DTA）
• 2.3 微观组织及结构分析
• 2.3.1 X 射线衍射（XRD）
• 2.3.2 透射电子显微镜（TEM）
• 2.3.3 三维原子探针（3DAP）
• 2.3.4 穆斯堡尔谱（Mossbauer Spectrum）
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 振动样品磁强计（VSM）
• 2.4.2 多功能磁性测试仪
• 2.4.3 热重分析（Thermogravimetry Analysis，简称TGA）
• 第三章 稳恒强磁场中晶化处理对纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 快淬薄带淬态的XRD 和DTA 分析
• 3.3 快淬薄带晶化后的组织和磁性能
• 8.1DY_0.9FE_76.95CO_8.55B_5.5 系合金的晶化'>3.4 稳恒强磁场下ND_8.1DY_0.9FE_76.95CO_8.55B_5.5系合金的晶化
• 3.5 讨论
• 3.6 小结
• 第四章 添加NB、ZR 和V 等元素对纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响.
• 4.1 引言
• 4.2 合金基本成份的调整
• 4.2.1 Co、B 的调整对合金磁性能的影响
• 4.2.2 Zr 元素的添加对合金磁性能的影响
• 4.2.3 稀土总量和替代元素Dy、Pr 对合金结构和磁性能的影响
• 4.3 添加NB 对合金结构和磁性能的影响
• 4.4 复合添加ZR 、NB 对合金结构和磁性能的影响
• 4.5 复合添加V、NB 和ZR 对合金结构和磁性能的影响
• 4.6 高熔点添加元素对快淬薄带晶粒细化的作用机理
• 4.7 添加NB、ZR 等元素快淬薄带的矫顽力机理
• 4.8 本章小结
• 第五章 添加SN 和CU 等元素对纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 添加SN 对纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响
• 5.3 添加CU 对纳米复合永磁材料的结构和磁性能的影响
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 第六章 熔体快淬法直接制备纳米复合永磁材料
• 6.1 引言
• 6.2 实验过程
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 不同快淬速度下快淬薄带的特征
• 6.3.2 快淬薄带自由面和辊面的结构差异
• 6.3.3 添加元素对快淬薄带织构的影响
• 6.3.4 快淬薄带热处理后的织构特征
• 6.3.5 讨论
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表论文及获得的奖励
• 勘误表
• 博硕士学位论文同意发表声明
• 发表意见书