Nd2Fe14B/Fe3B型纳米双相材料微观组织及磁性能的研究

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(Nd,Pr)7-10Febal.B10-15合金属于Nd2Fe14B/Fe3B型纳米复合磁性材料,其相对于Nd2Fe14B计量而言是贫稀土富硼的成分,能够平衡矫顽力和剩磁,进而引起研究者们广泛的兴趣。(Nd,Pr)7-10Febal.B10-15合金磁性能主要与合金中相组成、晶粒尺寸大小、分布以及软、硬磁性相含量等密切相关。因此,通过调整合金成分和改善制备工艺条件对(Nd,Pr)7-10Febal.B10-15合金的相组成、微观结构以及磁性能的研究,对获得优异磁性能具有重要意义。  采用铜模吸铸制备了厚度为0.7mm、成分为Nd9Fe81-xTi4C2Nb4Bx(x=11,13,15)的纳米复合块状磁体,并对其退火前后的组织演变和磁性能进行了研究。3种不同B含量的合金块状样品的铸态组织均由非晶基体和少量的Nd2Fe14B、α-Fe和Fe3B纳米晶构成。并且它们在DSC热分析过程中都表现出两步晶化的晶化行为。随着B含量的增加,铸态样品中非晶体的相对量增加。合金铸态样品在高于它们的第二个晶化放热峰温度大约40~63K的温度下退火10分钟,均得到由Nd2Fe14B、Fe3B、α-Fe和(Nb,Ti)C相纳米晶以及残余非晶构成的微观组织,且退火样品的磁性能较铸态样品的磁性能显著地提高。其中,x=13合金铸态块状样品经983K退火10min后,剩磁从0.24T提高到0.63T,矫顽力从48.33 kA/m明显增加到155.1 kA/m,磁能积从2.02 kJ/m3显著提高到18.73 kJ/m3。  通过铜模吸铸法制备Nd9Fe84-xTi3C1Nb3Bx(x=11,13,15)铸片的结果表明:随着熔体过热温度的升高,非晶形成能力明显提高。不同B含量的合金,在不同的过热温度下获得非晶,且随着B含量的升高,获得非晶结构所需要的熔体加热温度降低。随着过热温度的升高,Nd9Fe84-xTi3C1Nb3Bx(x=11,13,15)合金剩磁、矫顽力和最大磁能积均出现减少的趋势,熔体过热温度变化较大,则合金磁性能变化的更为明显。在过热温度较高的条件下,磁滞回线出现了“蜂腰型”,表明合金中无交换耦合作用。  通过熔体快淬法制备了五种不同淬速(10m/s,12m/s,15m/s,20m/s,25m/s) Nd9Fe69TiC1Nb3B15薄带。在淬速10m/s~15m/s范围内,合金淬态组织则由晶体相Nd2Fe14B,Fe3B和α-Fe以及少量的非晶相构成。随着淬速增加,合金中非晶含量增加。淬速增加至20m/s时,Nd9Fe69Ti3C1Nb3B15薄带合金则形成完全非晶组织。25m/s和20m/s淬速下Nd9Fe69Ti3C1Nb3B15薄带在1050K退火温度以下时,合金的磁性能则主要由合金中相组成及其含量决定,当退火温度高于1050K时,合金中相组成相对稳定,由Nd2Fe14B,Fe3B和α-Fe相组成,合金的磁性能则受晶粒尺寸影响较大。淬速为25m/s的Nd9Fe69Ti3C1Nb3B15薄带合金在1065K下退火5min获得了最佳磁性能:  Br=0.59T,iHc=896.11kA/m,(BH)max=49.27 kJ/m3,20m/s淬速下的Nd9Fe69Ti3C1Nb3B15薄带合金在1050K下退火5min获得了最佳磁性能:Br=0.61T,iHc=1043.76kA/m,(BH)max=55.83 kJ/m3。
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