Co-Zr基非稀土永磁合金硬磁性能及矫顽力机理研究

发布时间：2017-07-17 09:25

  本文关键词：Co-Zr基非稀土永磁合金硬磁性能及矫顽力机理研究

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【摘要】：过去，人们对于新型永磁材料的探索主要集中于稀土永磁合金。然而，随着稀土资源在高精尖领域作用的提高，世界各国大大限制了稀土出口，这导致了稀土价格大幅升高。因此，研究新型非稀土永磁材料无论对于材料学还是磁学的发展都具有重大的意义。Co-Zr基非稀土永磁合金凭借高居里温度和高磁晶各向异性场成为了候选之一。首先，本文以Co-Zr-B基非稀土永磁合金为研究对象，根据多元合金设计的思路，分别研究了过渡族元素Ti、Cr、W掺杂对其硬磁性能、相组成和微结构的影响，并且我们对各个体系的矫顽力的机理做出了初步阐述。我们发现，少量的Ti替代Zr之后可以有效的细化微结构，这使得硬磁相之间交换耦合作用增加从而使其剩磁、退磁曲线方形度得到提高，从而提高了其最大磁能积。然而,在Co-Zr-B合金中添加少量的Ti对硬磁相的磁晶各项异性场没有明显影响，所以其矫顽力并没有明显提高。虽然少量的Cr替代Co可以使其硬磁相的磁晶各向异性场和矫顽力显著提高，但是由于磁性元素Co含量的降低而使其磁矩减小进而导致了最大磁能积的下降，基于以上的实验基础，我们用相对原子半径较大的过渡族元素W去替代Zr，不仅非常显著的细化了其微结构，增加了晶粒间的交换耦合作用，从而使Co-Zr-B基永磁合金的剩磁和最大磁能积显著提高，而且增加了硬磁相的磁晶各向异性场提高了矫顽力，，这样我们得到了具有高矫顽力和大磁能积的Co-Zr-W-B永磁合金。另一方面，我们在Co-Zr合金中添加少量的V元素，在相对低带速下制备出了Co82Zr13V5完全非晶条带，然后利用快速退火的方法制备出具有大矫顽力、高磁能积的纳米软硬磁相耦合的永磁体。
【关键词】：非稀土Co-Zr基永磁合金 快淬合金薄带 Co11Zr2相 高矫顽力
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O482.54
【目录】：

• 内容提要4-5
• 摘要5-8
• Abstract8-15
• 第一章 绪论15-37
• 1.1 引言15-16
• 1.2 硬磁材料的发展历程和种类16-23
• 1.2.1 非稀土永磁合金17-21
• 1.2.2 稀土永磁合金21-23
• 1.3 Co Zr 永磁合金的研究现状23-24
• 1.4 论文的选题意义及研究内容24-27
• 参考文献27-37
• 第二章 磁学理论模型37-49
• 2.1 引言37-38
• 2.2 铁磁物质的“分子场”假说38-39
• 2.3 交换作用的铁磁性理论39-41
• 2.4 局域和巡游电子模型41
• 2.5 磁晶各向异性能41-42
• 2.6 金属能带理论42-44
• 2.7 反磁化过程44-46
• 参考文献46-49
• 第三章 实验原理及方法49-61
• 3.1 实验方法49-52
• 3.1.1 Co-Zr 合金锭样品的制备49
• 3.1.2 旋淬条带样品的制备49-51
• 3.1.3 快淬薄带的热处理51-52
• 3.2 晶体结构确定、形貌表征、磁性测量52-61
• 3.2.1 x 射线衍射52-54
• 3.2.2 扫描电子显微镜54-55
• 3.2.3 示差扫描量热法55-56
• 3.2.4 振动样品磁强计56-57
• 3.2.5 饱和磁化强度的确定57
• 3.2.6 超导量子干涉磁强计（SQUID）57-58
• 3.2.7 交流磁化率的测试仪58-61
• 第四章 Ti 元素添加对 Co_(80)Zr_(18-x)Ti_xB_2(x = 1 - 4)合金相组成、磁性能、微结构的影响61-75
• 4.1 前言61-62
• 4.2 样品的合成及测试62-63
• 4.2.1 样品的合成62
• 4.2.2 样品的热处理工艺、结构以及磁性表征62-63
• 4.3 实验结果与分析63-72
• 4.3.1 硬磁性能63-67
• 4.3.2 相组成67-69
• 4.3.3 微结构69-72
• 4.4 结论72-73
• 参考文献73-75
• 第五章 Cr 元素添加对 Co_(80-x)Zr_(18)Cr_xB_2(x =0、2、3、4)快淬合金的磁性能、相组成和微结构的影响75-89
• 5.1 前言75
• 5.2 实验方法75-76
• 5.3 实验结果与讨论76-86
• 5.3.1 Co_(80-x)Zr_(18)Cr_xB_2(x = 0、2、3、4)快淬薄带的相组成76-80
• 5.3.2 退火温度对快淬薄带相组成、微结构的影响80-86
• 5.4 本章结论86-87
• 参考文献87-89
• 第六章 高性能 Co_(80)Zr_(16)W_2B_2快淬合金89-101
• 6.1 前言89
• 6.2 实验方法89-90
• 6.3 实验结果与讨论90-99
• 6.3.1 Co_(80)Zr_(18-x)W_xB_2(x =0、1、2、3)快淬薄带的相组成90-92
• 6.3.2 Co_(80)Zr_(18-x)W_xB_2(x =0、1、2、3)快淬薄带的硬磁性能92-95
• 6.3.3 退火对 Co_(80)Zr_(18-x)W_xB_2(x =0、1、2、3)快淬薄带的硬磁性能和相组成的影响95-99
• 6.4 结论99-100
• 参考文献100-101
• 第七章 利用非晶退火法制备 Co-Zr-V 纳米双相永磁合金101-113
• 7.1 前言101
• 7.2 实验方法101-102
• 7.3 实验结果与讨论102-111
• 7.3.1 非晶制备和其晶化特征102-106
• 7.3.2 磁性能106-111
• 7.4 结论111-112
• 参考文献112-113
• 攻读博士期间发表的文章113-115
• 致谢115-117

【共引文献】

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本文编号：552966