Re-Fe-Al非晶合金形成能力及磁性机理的研究

发布时间：2019-11-26 10:58

【摘要】：我国稀土资源丰富,总产量处于世界领先地位,但大部分加工深度不够,附加值低,未产生良好的经济效益。1996年,Inoue等利用铜模吸铸法成功制备出了室温下具有硬磁性和良好非晶形成能力的Nd-Fe-A1三元大块非晶合金,由于其成型性好、制备工艺简单等优点,为稀土基大块非晶合金在硬磁材料方面的应用开拓了新的领域。但是,合金Nd60Fe30Al10这一经典成分,由于其稀土Nd含量高,导致合金成本高,大大限制了它的应用。针对上述问题,本论文尝试用低廉的稀土Ce取代合金Nd60Fe30Al10中部分Nd元素,寻找非晶形成能力更好,且磁性能优良的大块非晶合金。本论文利用振动样品磁强计(VSM)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等分析测试手段,研究NdxCe60-xFe30Al10(x=60?25)合金的磁性能、非晶形成能力、相组成和微观结构。寻找非晶形成能力更好,且磁性能优良的Nd-Ce-Fe-Al大块非晶合金。对该合金的磁性能和微观结构进行研究,并与经典成分Nd60Fe30Al10进行比较,探讨其磁性能和微观结构之间的关系。同时,研究了同样在室温下具有硬磁性的Fe53Nd37Al10条带的磁性机理,得到如下结论:(1)NdxCe60-xFe30Al10系合金中Nd30Ce30Fe30Al10合金的非晶形成能力最好,优于合金Nd60Fe30Al10这一经典成分。(2)Nd30Ce30Fe30Al10合金3 mm吸铸棒在室温下具有硬磁性,其饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr和矫顽力Hint分别为16.30 Am2/kg、10.22 Am2/kg和162.31 k A/m。与合金Nd60Fe30Al10相比,Nd30Ce30Fe30Al10合金中含有较多的低廉稀土元素Ce,降低了合金成本,为稀土基非晶合金磁性材料的应用提供了更大的可能性。(3)合金Nd30Ce30 Fe30Al10主体为非晶相,其非晶相由富Nd非晶相(低温磁性相)和富Fe非晶相(高温磁性相)组成。合金中,Ce元素主要取代富Nd非晶相的Nd元素,使其居里温度明显降低。同时,在非晶基体中分布有一些尺寸为5-10 nm的富Nd团簇。(4)合金Nd30Ce30Fe30Al10同时存在交换耦合作用和钉扎作用,但合金Nd60Fe30Al10的交换耦合作用和钉扎作用强度高于合金Nd30Ce30Fe30Al10。(5)Fe53Nd37Al10甩带速度为40 m/s和20 m/s的条带样品饱和磁化强度Ms和剩余磁化强度Mr相差不大,而矫顽力iHc差别较大。甩带速度为40 m/s和20m/s的Fe53Nd37Al10条带的非晶基体上均匀分布着纳米团簇:40 m/s条带样品里的纳米团簇直径小于5 nm;20 m/s条带样品里面的纳米团簇直径为5-10 nm,且纳米团簇数量更多。20 m/s Fe53Nd37Al10条带的交换耦合作用和钉扎作用强度大于40 m/s条带样品。(6)Nd30Ce30Fe30Al10棒状样品、Nd60Fe30Al10棒状样品和Fe53Nd37Al10条带样品的激活直径Da均相当于多个团簇之间的距离,非晶合金中邻近的多个团簇可能组成一个作用单元,再与其他单元相互作用,从而使得合金具有硬磁性。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8

【参考文献】