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，具有一系列獨特的優(yōu)良性能，如高強度、高硬度、耐腐蝕和耐磨損等。近年來，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，成為目前材料科學的熱點領域之一。鐵磁性材料是應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注。本論文對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。本文重點研究了鐵磁性大塊非晶合金在鑄態(tài)下的微觀結構

2、和磁性能的關系以及分析了鐵磁性大塊非晶合金的晶化過程及晶化后合金的微觀結構和磁性能的變化規(guī)律。特別是對于晶化后能夠獲得硬磁性的合金，探索了其晶化過程中磁性能與相組成和微觀結構的相應變化關系。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實際應用打下良好的理論基礎。 主要實驗結果和結論如下： 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)結構，在948K晶化退火后，矯頑力達到165kA/m，剩磁達到54 Am2/kg。相

4、比具有不完全非晶結構的塊體晶化后的結果，完全非晶態(tài)結構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Zr元素的含量相當敏感，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Nd元素的含量變化非常敏感。少量Nd元素的變化會使合金的非晶形成能力和晶化行為也隨之變化。適當?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，即獲得了一種具有較好硬磁性能的塊體納米晶復合永磁

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，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的結果，提出了在Fe68

7、Nd5Zr2Y4B21大塊非晶合金晶化時，富B區(qū)可能形核、結晶為非磁性相NdFe484、B3Fe3Nd相，而貧B區(qū)則形核、結晶形成硬磁相Nd2Fe14B的觀點。 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程中，熔融狀態(tài)合金中少量的成分起伏在急冷凝固過程中部分形核、結晶，從而使合金中剩余的非晶相的成分更加均勻的緣故。 8.Nd60Fe20Co10