HDDR法制备Sm2Fe17Nx磁体的工艺、微结构和磁性能研究

论文摘要

HDDR 法制备Sm2Fe17Nx磁体的过程是一个十分复杂的过程,其磁性能的好坏受多种因素的影响,因此本文通过对制备过程中合金的微观结构及其各工艺对最终磁体磁性能的影响的研究,对Sm2Fe17Nx 磁体的制备工艺进行了优化。并为今后的发展方向和存在的问题提出了指导。研究发现,采用滞后加Sm 和严格控制熔炼功率、时间的熔炼技术可以尽可能减少Sm 的挥发,熔炼时,随着铸锭冷却速度的提高,α-Fe 的枝晶长大得到有效控制,合金中各相晶粒得到细化,为后续工序提高了效率。通过对不同冷却速度合金的微结构的研究,对合金铸锭的冷却速度进行了优化。合金熔炼过程中,Sm 的挥发不可避免,Sm 补偿量过多或过少,都不能得到接近单相Sm2Fe17 的合金,通过对不同Sm 补偿量的Sm-Fe 合金退火前后的组织变化的研究,确定Sm 的最佳补偿量。并在此基础上,对不同退火时间Sm-Fe 合金的组织和相组成进行分析,确定最佳的退火温度和时间。通过分析HDDR 过程中不同阶段的Sm-Fe 合金的相组成和微结构,总结了HDDR 对Sm-Fe 合金的作用机理及其合金的相组成演化规律。并通过对其作用原理的进一步分析,对HDDR 过程微观结构变化建立了物理模型,在理论研究上有所提高。经过HDDR 处理后的Sm2Fe17合金粉末的颗粒大小不变,但粉末的晶粒得到了细化,HDDR 过程中产生的微裂纹为氮化提供了通道,Sm2Fe17合金粉末的活性得到了明显的提高。本文还对Sm-Fe 合金的氮化过程和氮化机理进行了初步的研究,并大致确定了合适的氮化工艺。通过对不同球磨时间、氢处理工艺和再化合工艺与Sm2Fe17Nx磁体磁性能的变化关系的研究,确定了合适的球磨时间为20min,合适的氢化工艺为低温通氢后慢升温至750℃保温1h,合适的再化合工艺为800℃保温2h。工艺优化

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 2Fe₁₇N_x稀土永磁材料的发展历程'>1.1 Sm₂Fe₁₇N_x稀土永磁材料的发展历程
• 1.1.1 稀土永磁材料的发展历史
• 2Fe₁₇N_x系稀土永磁的研究历史'>1.1.2 Sm₂Fe₁₇N_x系稀土永磁的研究历史
• 2Fe₁₇N_x永磁体的结构特点'>1.2 Sm₂Fe₁₇N_x永磁体的结构特点
• 1.2.1 晶体结构
• 2Fe₁₇N_x永磁体的磁化本质'>1.2.2 Sm₂Fe₁₇N_x永磁体的磁化本质
• 2Fe₁₇N_x系稀土永磁材料的制备方法'>1.3 Sm₂Fe₁₇N_x系稀土永磁材料的制备方法
• 1.3.1 熔体快淬法
• 1.3.2 机械合金化法
• 1.3.3 HDDR 法
• 1.3.4 粉末冶金法
• 2Fe₁₇N_x系永磁材料的研究现状'>1.4 Sm₂Fe₁₇N_x系永磁材料的研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.4.3 合金化研究进展
• 1.5 研究中存在的问题以及本课题研究的意义
• 1.5.1 研究中存在的问题及解决途径
• 1.5.2 本课题研究的意义
• 1.6 本文研究的主要内容和技术路线
• 1.6.1 本文研究的主要内容
• 1.6.2 本文所采用的技术路线
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验所用材料及设备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验设备
• 2Fe₁₇N_x磁体的制备过程'>2.2 Sm₂Fe₁₇N_x磁体的制备过程
• 2.2.1 母合金熔炼
• 2.2.2 均匀化退火
• 2.2.3 粉碎球磨
• 2.2.4 HDDR工艺
• 2.2.5 氮化工艺
• 2Fe₁₇N_x粘结磁体的制备'>2.2.6 Sm₂Fe₁₇N_x粘结磁体的制备
• 2.3 成分、组织结构分析方法
• 2.3.1 金相分析
• 2.3.2 SEM 和EDAX 分析
• 2.3.3 X 射线衍射分析
• 2.3.4 磁性能测试
• 2Fe₁₇合金的制备研究'>第三章 单相Sm₂Fe₁₇合金的制备研究
• 3.1 母合金熔炼
• 3.1.1 Sm-Fe 合金的熔炼工艺
• 3.1.2 铸锭冷却速度对Sm-Fe合金铸锭微观组织的影响
• 3.1.3 合金元素Zr对Sm-Fe合金铸锭微观组织的影响
• 3.2 Sm 补偿量的初步优化
• 3.3 均匀化退火对Sm-Fe合金微观组织结构的影响
• 3.3.1 均匀化退火工艺的选择
• 3.3.2 Sm补偿量及均匀化退火对Sm-Fe合金组织的影响
• 3.3.3 均匀化退火时间对Sm-Fe合金微观组织的影响
• 3.4 本章小结
• 2Fe₁₇合金的HDDR过程演化及其氮化过程研究'>第四章 Sm₂Fe₁₇合金的HDDR过程演化及其氮化过程研究
• 2Fe₁₇合金的HDDR过程演化'>4.1 Sm₂Fe₁₇合金的HDDR过程演化
• 2Fe₁₇合金氢化-歧化过程中的相组成变化'>4.1.1 Sm₂Fe₁₇合金氢化-歧化过程中的相组成变化
• 2Fe₁₇合金的氢化-歧化过程中微观结构变化'>4.1.2 Sm₂Fe₁₇合金的氢化-歧化过程中微观结构变化
• 2Fe₁₇合金脱氢-再化合过程中的相组成变化'>4.1.3 Sm₂Fe₁₇合金脱氢-再化合过程中的相组成变化
• 4.1.4 再化合过程合金的微观结构分析
• 2Fe₁₇合金粉的氮化研究'>4.2 Sm₂Fe₁₇合金粉的氮化研究
• 2Fe₁₇合金粉的渗氮机制和工艺选择'>4.2.1 Sm₂Fe₁₇合金粉的渗氮机制和工艺选择
• 4.2.2 氮化前后合金粉的相组成变化
• 4.3 本章小结
• 2Fe₁₇N_x磁体磁性能的研究'>第五章 Sm₂Fe₁₇N_x磁体磁性能的研究
• 2Fe₁₇N_x磁体磁性能的影响'>5.1 球磨工艺对Sm₂Fe₁₇N_x磁体磁性能的影响
• 2Fe₁₇N_x磁体磁性能的影响'>5.2 HDDR工艺对Sm₂Fe₁₇N_x磁体磁性能的影响
• 2Fe₁₇N_x磁体磁性能的影响'>5.2.1 氢化工艺对Sm₂Fe₁₇N_x磁体磁性能的影响
• 2Fe₁₇N_x磁体性能的影响'>5.2.2 再化合工艺对Sm₂Fe₁₇N_x磁体性能的影响
• 5.3 磁性能不高的原因分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间已发表的论文
• 四川大学学位论文原创性声明