原位自生Sm2Fe17N3/Fe3Pt复合材料的研究

论文摘要

纳米复合永磁体是近年来发展起来的一类新型永磁材料,它是由软磁相和硬磁相在纳米尺度下复合而成的,兼具高剩磁和高矫顽力的双相复合磁体。理论计算表明,这类磁体具有卓越的磁性能。目前人们已经采用机械合金化、HDDR、粉末冶金、还原扩散等方法制备了此类磁体,但所获得的磁性能与理论值相差大。而影响这些磁性能的本质因素在于材料的微观组织、晶粒尺寸以及硬磁相和软磁相的铁磁性交换耦合程度等。本文采用熔体快淬及原位自生的氮化工艺来制备双相Sm2Fe17N3-Fe3Pt复合磁体,并运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析和振动样品磁强计对Sm-Fe-Pt合金及其氮化物的微结构和磁性能进行了研究。结果表明:Sm10Fe86.3Pt3.7、Sm9.2Fe84.8Pt6、Sm8.1Fe83.8Pt8.1合金在铸态和甩带后均由α-Fe、Pt5Sm, Sm2Fe17三种物相构成。而Sm12.8Fe68.6Pt6合金则由四种物相组成,除了Sm2Fe17,、α-Fe、Pt5Sm相外还存在少量的Fe3Pt。说明补偿一定量的钐有助于形成Fe3Pt相。氮化后合金由α-Fe、Sm2Fe17N3和Fe3Pt三相构成,其中α-Fe为主相,Sm2Fe17N3和Fe3Pt两相相对含量较小。在氮化的过程中Sm2Fe17吸氮的同时,同时析出α-Fe,亚稳相Pt5Sm在氮化的过程中发生分解,释放出了Pt原子,α-Fe和Pt在原位形成了Fe3Pt软磁相。Sm12.8Fe68.6Pt6合金经过原位自生的氮化工艺成功制备出了主相为Sm2Fe17N3/Fe3Pt复合材料,Sm2Fe17N3和Fe3Pt产生了一定的交换耦合作用。Sm12.8Fe68.6Pt6合金经过760℃、4h氮化后磁性能参数为Hci30.92Oe、Ms51.81emu/g、Mr0.47emu/g。Sm2Fe17N3/Fe3Pt磁性能不高的原因主要是其微结构不满足理想模型的条件,合金颗粒分布不均匀、颗粒粗大。另外由于钐挥发严重,合金中存在大量的α–Fe,也是造成材料磁性能不高的原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 永磁材料的发展概述
• 1-1-1 永磁材料的发展历程
• 1-1-2 永磁材料的特点和优势
• 1-1-3 稀土永磁材料的研究热点
• 1-1-4 典型稀土永磁材料
• §1-2 双相复合型纳米晶永磁合金
• 1-2-1 纳米双相复合永磁材料的产生背景
• 1-2-2 双相纳米复合永磁材料的优势特点
• §1-3 稀土永磁材料制备工艺
• §1-4 本文的研究目的及意义
• §1-5 具体的工作目标
• §1-6 本论文研究内容
• 第二章 试验材料、设备及工艺
• §2-1 试验所用原料及设备
• 2-1-1 试验原材料
• 2-1-2 试验设备
• §2-2 试验样品的制备工艺流程
• 2-2-1 试验方法
• 2-2-2 成分设计
• 2-2-3 母合金熔炼
• 2-2-4 均匀化退火
• 2-2-5 熔体快淬
• 2-2-6 差热分析
• 2-2-7 晶化退火
• 2-2-8 氮化处理
• 2-2-9 磁性能测试
• 第三章 母合金的熔炼
• §3-1 熔炼工艺
• §3-2 合金反应
• §3-3 铸态合金组织及物相
• 3-3-1 试验结果与分析
• 3-3-2 铸态组织的SEM分析
• 12.8Fe_68.6Pt₆合金的TEM图片分析'>3-3-3 铸态Sm_12.8Fe_68.6Pt₆合金的TEM图片分析
• §3-4 本章小结
• 第四章 母合金的熔淬处理
• §4-1 熔体快淬后组织及物相分析
• 4-1-1 熔体快淬
• 4-1-2 甩带后样品分析
• 4-1-3 甩带样品的TEM分析
• §4-2 本章小结
• 第五章 薄带的晶化处理
• §5-1 晶化工艺研究
• 2Fe₁₇型合金的热分析'>5-1-1 Sm₂Fe₁₇型合金的热分析
• 5-1-2 晶化后合金XRD分析
• 5-1-3 晶化后合金BSE、SEM观察
• §5-2 本章小结
• 第六章 氮化过程
• §6-1 原位自生的氮化工艺示意模型
• §6-2 晶化、氮化组织分析
• §6-3 本章小结
• 第七章 磁性能分析
• §7-1 磁性能测试
• §7-2 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢