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Nd-Fe-B合金真空吸铸凝固组织及磁性能研究

孔大海  
【摘要】:本文采用铜模吸铸的工艺制备了含有少量非晶的纳米级磁体,研究了不同厚度下Ti、Zr、C的元素添加对磁体微观组织和磁性能的影响。由于片状大块合金在将来的应用更加的方便,而这方面研究还较少,所以本实验将对片状Nd-Fe-B大块合金进行重点研究。 样品的制备过程为:在氩气气氛保护下,用电弧将样品熔化,为保证样品熔化均匀性,使之具有稳定的使用性能,母合金锭需要重复熔化6次。将冷却的母合金放到吸铸的半球形小槽中再次熔炼,然后将吸铸室抽真空,待母合金熔炼好后,按下吸铸阀门开关,母合金在上下压强差的作用下被吸入进水冷铜模中,至此样品制备初步完成。 结果表明:因模具两侧具有单向传热条件,3mm厚的Nd7Fe75Ti2B16样品中出现了定向凝固特征,形成了片状晶结构。在样品表面和中心位置的过度区域发现柱状晶断开成若干小段,从取向可以判定,这应是片状晶过热造成的部分熔断形成的。此外,0.7mm相对于3mm厚的Nd7Fe75Ti2B16合金而言表现出了强烈的c轴择优取向。 为进一步研究添加元素对样品微观组织的影响,我们还制备了3mm、0.7mm厚的Nd_6Fe_(62-2x)Co_(10)Zr_xC_xB_(22)(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6)合金。研究发现:(Zr、C)含量逐渐增加时,3mm厚的样品α-(FeCo)相衍射峰逐渐减小,表明(Zr、C)元素的复合添加抑制了α-(FeCo)相的析出,但(Zr、C)元素过多添加时,α-(FeCo)相又重新增多,说明(Zr、C)添加过多时,对α-(FeCo)的抑制效果变的不明显。对于0.7mm厚样品来说,样品中α-(FeCo)相被大大抑制,其衍射峰已几乎消失,含量最多的为x=0时的8.7wt%。此外,在0.7mm厚时我们还发现样品中有非晶相存在。 为了考察样品厚度对微观组织的影响,我们又制备了Nd_6Fe_(62-2x)Co_(10)Zr_xC_xB_(22)(x=0,0.4,0.8)合金,其厚度分别对应1.2mm、1.4mm、1.5mm。研究发现:样品厚度对凝固组织的形貌和晶粒尺寸会产生重要影响,在x分别为0,0.4,0.8时,1.2mm、1.4mm、1.5mm厚样品晶粒为最小,晶粒尺寸分别对应30.3nm、28.2nm和26.6nm。 最后,我们又对0.7mm厚的Nd_6Fe_(62-2x)Co_(10)Zr_xC_xB_(22)(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6)合金和1.2-1.5mm厚的Nd_6Fe_(62-2x)Co_(10)Zr_xC_xB_(22)(x=0,0.4,0.8)合金的磁性能进行了测试。结果表明:采用铜模吸铸法制备的0.7mm厚的片状Nd_6Fe_(62-2x)Co_(10)Zr_xC_xB_(22)(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6)合金以及1.2-1.5mm厚的片状Nd_6Fe_(62-2x)Co_(10)Zr_xC_xB_(22)(x=0,0.4,0.8)合金表现出较高的软磁性能,其中饱和磁化强度最大的为0.7mm厚x=0时的1.27T。1.2-1.5mm厚的片状合金软磁性能明显比0.7mm厚相同成分的样品低,这应与晶体相增多有关。


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