Co掺杂和甩带速率对NdFeB合金的结构、磁性能和吸波性能的影响
发布时间：2021-01-07 03:40
研究了Co元素对Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1（x=1,2,3,4,5）快淬薄带合金的相结构、磁性能和吸波性能的影响。利用真空非自耗电弧炉和行星式球磨机制备合金样品。通过X射线衍射分析仪（XRD）对粉末合金的相结构进行分析;采用扫描电镜观察微观组织;利用振动样品磁强计（VSM）测试不同辊轮转速及掺杂不同Co元素含量试样的磁性能;利用矢量网络分析仪（VNA）测试粉末样品球磨后的吸波性能。结果表明:Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1样品主相为Nd2（FeCo）14B硬磁相,属于四方晶系,P42/mnm空间结构,其晶胞参数随Co含量增加而线性减小。随着Co含量的增加,合金粉末分散性较好,且粉末的平均颗粒尺寸减小。以23m/s的转速且Co掺杂x=3时薄带的综合磁性能最佳。x=3时Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1合金在2～18 GHz内具有良好的微波吸收效率,样品在8.72 GHz处的最小反射峰频率达到最好,为-25.17 dB。
【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(16)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
热处理Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1(x=1,2,3,4,5)合金的XRD图与晶胞参数
在速凝快淬工艺中，冷却速率是影响材料磁性能最重要的因素之一，其大小是由真空甩带机铜辊轮转速决定的。快淬薄带中的物相形成能力、晶粒大小和磁性能都与甩带速率有密切关系。通过不同的辊轮转速来制备Nd2.2Fe13.7B1.1薄带，用VSM测试不同甩带速率下的薄带磁性能，其M-H曲线和磁性能参数表如图2(a）和表2所示。如图2(a）所示，以23 m/s转速得到的Nd2.2Fe13.7B1.1薄带综合磁性能最佳，并呈单相硬磁特性，即软、硬磁之间具有良好的耦合效应。为探究Co对NdFeB系合金的磁性能影响，本文将采用速凝快淬工艺，以23 m/s的铜辊轮转速制备Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1薄带合金样品。图2(b）为样品的磁滞曲线。可看到，当Co元素的添加量为x=3时，其薄带的矫顽力、剩磁及方形度最佳。当Co含量继续增加时，材料矫顽力、剩磁和饱和磁化强度均出现降低。适量Co的添加可替代硬磁相和软磁相中的Fe原子，提高材料的各相异性场和矫顽力，由于Co的饱和磁化强度比Fe高，因此剩磁会有所提高。其次Co可作为掺杂元素使Nd2Fe14B薄带在晶化处理后晶粒细小、均匀，改善其微观组织结构；同时Co原子与晶界处少量的富Nd相形成固溶体，有利于软硬磁相之间的交换耦合作用，提高矫顽力[15-18]。当Co过量添加时，薄带合金中会形成Nd2Co14B相，而Nd2Co14B饱和磁极化强度远低于Nd2Co14B的，因此磁性能随Co掺杂量的继续增加而降低[19]。具体Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1薄带的磁性能参数如表3所示。
利用Fortan软件计算出Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1(x=1,2,3,4,5）薄带合金粉末在2～18GHz范围的反射率曲线，如图4所示。可看出，Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1(x=1,2,3,4,5）粉末在C波段均有两个微波吸收特性峰。图5为样品Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1粉末最小反射频率（f）和最小反射率（R）的变化曲线。可看出，随着Co含量的增加，其反射峰频率向高频区域移动，当x>3后再向低频区移动；第一反射峰频率f1分别为7.44、8.32、8.72、8.64、7.60 GHz，其对应的最小反射率R1分别为-7.03、-11.85、-25.17、-24.22、-14.17dB。其中在x=3时，样品粉末在8.72 GHz处最小，反射峰频率达到最好，为-25.17 dB。因此，添加适量的Co粉可提高Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1在C波段的吸波性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型永磁材料的研究[J]. 杨金波,韩景智,刘顺荃,杜红林,王常生. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(10)
[2]钕铁硼永磁材料的性能及研究进展[J]. 胡文艳. 现代电子技术. 2012(02)
[3]NdFeB永磁材料的应用领域与发展前景[J]. 李亚峰. 矿冶. 2005(02)
[4]2∶17型SmCo永磁材料的研究进展与展望[J]. 杜娟,易健宏,彭元东,李丽娅,罗述东,唐新文. 粉末冶金材料科学与工程. 2002(04)
本文编号：2961835
【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(16)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
热处理Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1(x=1,2,3,4,5)合金的XRD图与晶胞参数
在速凝快淬工艺中，冷却速率是影响材料磁性能最重要的因素之一，其大小是由真空甩带机铜辊轮转速决定的。快淬薄带中的物相形成能力、晶粒大小和磁性能都与甩带速率有密切关系。通过不同的辊轮转速来制备Nd2.2Fe13.7B1.1薄带，用VSM测试不同甩带速率下的薄带磁性能，其M-H曲线和磁性能参数表如图2(a）和表2所示。如图2(a）所示，以23 m/s转速得到的Nd2.2Fe13.7B1.1薄带综合磁性能最佳，并呈单相硬磁特性，即软、硬磁之间具有良好的耦合效应。为探究Co对NdFeB系合金的磁性能影响，本文将采用速凝快淬工艺，以23 m/s的铜辊轮转速制备Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1薄带合金样品。图2(b）为样品的磁滞曲线。可看到，当Co元素的添加量为x=3时，其薄带的矫顽力、剩磁及方形度最佳。当Co含量继续增加时，材料矫顽力、剩磁和饱和磁化强度均出现降低。适量Co的添加可替代硬磁相和软磁相中的Fe原子，提高材料的各相异性场和矫顽力，由于Co的饱和磁化强度比Fe高，因此剩磁会有所提高。其次Co可作为掺杂元素使Nd2Fe14B薄带在晶化处理后晶粒细小、均匀，改善其微观组织结构；同时Co原子与晶界处少量的富Nd相形成固溶体，有利于软硬磁相之间的交换耦合作用，提高矫顽力[15-18]。当Co过量添加时，薄带合金中会形成Nd2Co14B相，而Nd2Co14B饱和磁极化强度远低于Nd2Co14B的，因此磁性能随Co掺杂量的继续增加而降低[19]。具体Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1薄带的磁性能参数如表3所示。
利用Fortan软件计算出Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1(x=1,2,3,4,5）薄带合金粉末在2～18GHz范围的反射率曲线，如图4所示。可看出，Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1(x=1,2,3,4,5）粉末在C波段均有两个微波吸收特性峰。图5为样品Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1粉末最小反射频率（f）和最小反射率（R）的变化曲线。可看出，随着Co含量的增加，其反射峰频率向高频区域移动，当x>3后再向低频区移动；第一反射峰频率f1分别为7.44、8.32、8.72、8.64、7.60 GHz，其对应的最小反射率R1分别为-7.03、-11.85、-25.17、-24.22、-14.17dB。其中在x=3时，样品粉末在8.72 GHz处最小，反射峰频率达到最好，为-25.17 dB。因此，添加适量的Co粉可提高Nd2.2Fe13.7-xCoxB1.1在C波段的吸波性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型永磁材料的研究[J]. 杨金波,韩景智,刘顺荃,杜红林,王常生. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(10)
[2]钕铁硼永磁材料的性能及研究进展[J]. 胡文艳. 现代电子技术. 2012(02)
[3]NdFeB永磁材料的应用领域与发展前景[J]. 李亚峰. 矿冶. 2005(02)
[4]2∶17型SmCo永磁材料的研究进展与展望[J]. 杜娟,易健宏,彭元东,李丽娅,罗述东,唐新文. 粉末冶金材料科学与工程. 2002(04)
本文编号：2961835
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