發(fā)布時(shí)間：2020-07-11 11:06

【摘要】：釹鐵硼磁體的廣泛使用導(dǎo)致貴重稀土元素(Nd,Pr,Dy,Tb)被大量消耗,然而以L(fǎng)a、Ce、Y為主的高豐度稀土元素并沒(méi)有得到充分利用,造成了稀土資源的不均衡利用。從降低原材料成本和合理利用國(guó)家戰(zhàn)略資源角度考慮,高豐度稀土永磁材料的開(kāi)發(fā)與研究勢(shì)在必行。本文分別通過(guò)熔體快淬和放電等離子燒結(jié)(Spark Plasma Sintering,SPS)技術(shù)制備了納米晶Pr-Nd-Y-Fe-B合金條帶和磁體,研究了不同Y含量對(duì)合金物相組成、磁性能、微觀結(jié)構(gòu)的影響,并深入探討了燒結(jié)工藝對(duì)磁體的物相組成、磁性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。首先,采用熔體快淬技術(shù)制備了不同Y取代量的納米晶[(Pr_(0.25)Nd_(0.75))_(1-x)Y_x]_(13.9)Fe_(80.1)B_6(x=0-0.5,at.%)條帶,通過(guò)優(yōu)化甩帶速度得到不同成分下的最佳磁性能。系統(tǒng)研究了不同Y取代量對(duì)合金的物相組成、磁性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:適量的Y取代有效改善了合金的方形度并抑制Fe_3B相的形成。當(dāng)Y取代Pr、Nd元素的量為30%時(shí),[(Pr_(0.25)Nd_(0.75))_(0.7)Y_(0.3)]_(13.9)Fe_(80.1)B_6合金具有最好的方形度,且居里溫度僅輕微從307℃下降至302℃。Y取代具有一定程度的晶粒細(xì)化作用,有助于改善合金的微觀結(jié)構(gòu)。此外,Y取代還可以增強(qiáng)主相晶粒間的短程交換耦合作用。其次,制備納米晶[(Pr_(0.25)Nd_(0.75))_(0.7)Y_(0.3)]_(13.9)Fe_(80.1)B_6(at.%)條帶,以該成分條帶作為原料,采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備各向同性納米晶磁體。研究不同燒結(jié)工藝對(duì)磁體的磁性能、物相組成和微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究表明,通過(guò)SPS制備的磁體晶粒形狀呈棒條狀,長(zhǎng)邊方向平均尺寸為95.2 nm,短邊方向平均尺寸為32.7 nm。在燒結(jié)溫度為700℃、燒結(jié)壓力為50MPa、保溫時(shí)間為5 min時(shí)獲得最優(yōu)的綜合磁性能:J_r=0.79 T,H_(ci)=818 kA/m,(BH)_(max)=97 kJ/m~3。最后,制備非晶[(Pr_(0.25)Nd_(0.75))_(0.7)Y_(0.3)]_(13.9)Fe_(80.1)B_6(at.%)條帶,采用SPS設(shè)備制備各向同性納米晶磁體。研究不同燒結(jié)溫度對(duì)磁體的磁性能、物相組成和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,相比于納米晶條帶制備的磁體,非晶條帶制備的磁體晶粒形狀為多邊形,晶粒平均尺寸為85.2 nm。此外,在相同的燒結(jié)工藝700℃/50 MPa/5 min下,非晶條帶制備的磁體比納米晶條帶制備的磁體具有更為優(yōu)異的綜合磁性能,非晶條帶制備SPS磁體的最優(yōu)性能為:J_r=0.79T,H_(ci)=864 kA/m,(BH)_(max)=102 kJ/m~3。綜上所述,本論文較深入地研究了Y取代對(duì)合金物相組成、磁性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響,探索了不同燒結(jié)工藝與Pr-Nd-Y-Fe-B磁體的磁性能、物相組成和微觀結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在關(guān)系,對(duì)比了納米晶條帶和非晶條帶制備的磁體間的性能差異,并對(duì)其差異產(chǎn)生的的原因進(jìn)行了分析,有較高的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM27;O737
【圖文】：

第一章 緒論材料具有優(yōu)異的磁性能主要是由于Nd2Fe14B 化合物，該分子磁矩。Nd2Fe14B 化合物的晶體結(jié)構(gòu)[4]如圖 1.1 所示42/mnm 空間群，晶格常數(shù) a = 0.882nm，c =1.224 nm。56 個(gè)Fe 原子分別占據(jù)16k1、16k2、8j1、8j2、4e 和4c 這4g 晶位，4 個(gè)B 原子占據(jù) 4g 晶位。所有Nd 和B 原子加面，該結(jié)構(gòu)使得釹鐵硼相具有非常穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)[5]。

燒結(jié)工藝進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò) SPS 制備的磁體具有更好的機(jī)械性能和更優(yōu)異的綜合磁性能，并且研究了不同燒結(jié)溫度對(duì) SPS 磁體的抗彎強(qiáng)度和維氏硬度的影響，發(fā)現(xiàn)隨著燒結(jié)溫度的上升，抗彎強(qiáng)度和維氏硬度呈現(xiàn)先升后減的趨勢(shì)，如圖1.2 所示。圖1.2 燒結(jié)溫度對(duì)SPS 磁體抗彎強(qiáng)度和維氏硬度的影響[23]Fig.1.2Effectsofsintering temperatureon(a)bendingstrengthand(b)VickershardnessofSPS NdFeB[23]Li 等[24]研究了 SPS 磁體的耐腐蝕性能與不同腐蝕環(huán)境的關(guān)系，并與傳統(tǒng)燒結(jié)磁體進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)，在堿性腐蝕環(huán)境下，SPS 磁體和傳統(tǒng)燒結(jié)磁體均具有較好的耐腐蝕性能，這是由于在磁體表面形成一層鈍化膜，減緩磁體的腐蝕速度。然而，在酸性和中性腐蝕環(huán)境下，SPS 磁體具有更好的耐腐蝕性能，這是由于 SPS 磁體的晶粒尺寸更小，有更好的微觀結(jié)構(gòu)。Liu 等[25]通過(guò) SPS 和熱變形結(jié)合的方式制備富 Nd 成分的磁體

度系數(shù)的絕對(duì)值下降了 16.2%，如圖1.2 所示，這是由于 Y 相較于Ce 元素更傾向于進(jìn)入主相內(nèi)部，削弱了磁晶各向異性和磁化強(qiáng)度隨溫度下降的趨勢(shì)，提高了磁體的熱穩(wěn)定性。圖1.3 不同溫度區(qū)間下矯頑力溫度系數(shù)絕對(duì)值[29]Fig.1.3Theabsolutevaluesoftemperaturecoefficientsofcoercivityin differenttemperatureintervals.[29]

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李濤,裘寶勤,王公平,岳明,彭博,甘碩文,肖耀福,王潤(rùn),張久興;后熱處理工藝對(duì)放電等離子燒結(jié)制備N(xiāo)dFeB磁體的影響[J];金屬功能材料;2003年04期

本文編號(hào)：2750322