鐵磁性塊體非晶合金磁性和晶化行為的研究.pdf

1、非晶態(tài)合金與晶態(tài)合金相比，具有一系列獨(dú)特的優(yōu)良性能，如高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕和耐磨損等。近年來(lái)，一系列大塊非晶合金體系的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展，更為其注入了新的活力，成為目前材料科學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。鐵磁性材料是應(yīng)用最為廣泛的一種功能材料，具有鐵磁性的大塊非晶合金的研究也倍受關(guān)注。本論文對(duì)幾種鐵磁性大塊非晶合金的磁性和晶化行為做了較為深入的研究，希望通過(guò)研究能夠盡可能的提高合金的非晶形成能力和磁性能。本文重點(diǎn)研究了鐵磁性大塊非晶合金在鑄態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)

2、和磁性能的關(guān)系以及分析了鐵磁性大塊非晶合金的晶化過(guò)程及晶化后合金的微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的變化規(guī)律。特別是對(duì)于晶化后能夠獲得硬磁性的合金，探索了其晶化過(guò)程中磁性能與相組成和微觀結(jié)構(gòu)的相應(yīng)變化關(guān)系。希望能夠找出提高合金(鑄態(tài)或晶化后)磁性能的方法，進(jìn)而制備出高性能的塊體磁性材料，這將為鐵磁性大塊非晶合金盡快走向?qū)嶋H應(yīng)用打下良好的理論基礎(chǔ)。 主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論如下： 1.在Fe67-xCo10Nd3YNB20(x=0，2，6，10

3、)合金中，適量Y(2at％～6at％)的添加可以有效地提高合金的非晶形成能力。其中，F(xiàn)e61Co10Nd3Y6B20合金中含有大量非晶相。鑄態(tài)Fe61Co10Nd3Y6B20合金表現(xiàn)為軟磁性，在948K退火30min后，由軟磁性變?yōu)橛泊判?，合金的矯頑力為101 kA/m，剩磁為46Am2/kg。利用真空甩帶法，在8m/s的快淬速度下得到的合金為完全非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，在948K晶化退火后，矯頑力達(dá)到165kA/m，剩磁達(dá)到54 Am2/kg。相

4、比具有不完全非晶結(jié)構(gòu)的塊體晶化后的結(jié)果，完全非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的合金晶化后具有更好的硬磁性能。 2.在Fe75-xZrxY4B21(x=0，1，2，3)合金中，合金的非晶形成能力對(duì)Zr元素的含量相當(dāng)敏感，適量的Zr(1at％～2at％)可以有效地提高合金的非晶形成能力。其中，F(xiàn)e73Zr2Y4B21合金是一種具有很好非晶形成能力和較好軟磁性能的新的Fe基大塊非晶合金。 3.在Fe73-xNdxZr2Y4B21(x=0，2，5，7

5、)合金中，合金的非晶形成能力和晶化行為對(duì)Nd元素的含量變化非常敏感。少量Nd元素的變化會(huì)使合金的非晶形成能力和晶化行為也隨之變化。適當(dāng)?shù)腘d元素(5at％)的添加，可以使合金保持較好的非晶形成能力。 4.Fe68Nd5Zr2Y4B21大塊非晶合金晶化后，合金由軟磁性變?yōu)橛泊判?，晶化后的合金中既含有軟磁相?Fe和Fe3B相，也含有硬磁相Nd2Fe14B相，且其晶粒尺寸都為納米量級(jí)，即獲得了一種具有較好硬磁性能的塊體納米晶復(fù)合永磁

6、材料，磁性能為：Ms=86Am2/kg，Mr=49Am2/kg，iHc=380kA/m，(BH)max=43kJ/m3。這為今后制備高性能的塊體永磁材料提供了一條新的途徑。 5.利用3DAP技術(shù)，觀察到鑄態(tài)Fe68Nd5Zr2Y4B21大塊非晶合金中存在著Fe原子和B原子的偏聚與貧化的現(xiàn)象。其中，富B區(qū)的Fe:B約為1:1，貧B區(qū)的Fe:B約為8:1，其他區(qū)域的Fe:B約為7:2。根據(jù)3DAP和HRTEM的結(jié)果，提出了在Fe68

7、Nd5Zr2Y4B21大塊非晶合金晶化時(shí)，富B區(qū)可能形核、結(jié)晶為非磁性相NdFe484、B3Fe3Nd相，而貧B區(qū)則形核、結(jié)晶形成硬磁相Nd2Fe14B的觀點(diǎn)。 6.在Nd60-xDyxFe30Al10(x=0，2，5)合金中，Dy元素的添加使合金的非晶形成能力出現(xiàn)先降低后升高的現(xiàn)象。鑄態(tài)Nd55Dy5Fe30Al10合金中存在著兩種磁性相，一種為硬磁相，一種為軟磁相，但沒(méi)有產(chǎn)生交換耦合作用，獲得的磁滯回線出現(xiàn)一種縮頸現(xiàn)象。利用

8、Co替代Nd-Fe-A1大塊非晶合金中的部分Fe后可以提高的合金的非晶形成能力，且顯著提高合金的居里溫度。 7.在Nd60Fe20Co10Al10合金的DSC曲線上，在600K～750K之間存在一個(gè)寬的平緩的放熱峰，加入2-5 at％的B后該放熱峰消失，這是由于在樣品銅模吸鑄制備過(guò)程中，熔融狀態(tài)合金中少量的成分起伏在急冷凝固過(guò)程中部分形核、結(jié)晶，從而使合金中剩余的非晶相的成分更加均勻的緣故。 8.Nd60Fe20Co10