Fe-（Nd，Co，Zr）-Y-B系大塊非晶合金的磁性能和晶化行為的研究.pdf

1、非晶態(tài)合金具有一系列獨特的優(yōu)良性能，如高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐磨損等。近年來，大塊非晶合金的研究已成為目前材料科學(xué)的研究熱點領(lǐng)域之一。Fe是自然界中最為常見的金屬之一，資源豐富、成本低廉，且Fe基大塊非晶合金大多具有良好的磁性能，所以Fe基大塊非晶合金也一直備受人們的關(guān)注。但遺憾的是，F(xiàn)e基大塊非晶合金較難形成，尤其是具有磁性的Fe基大塊非晶合金僅在少數(shù)幾個體系中發(fā)現(xiàn)能制備出，這大大限制了其應(yīng)用。而且在有磁性的Fe基大塊非晶合金中，多

2、為研究其軟磁性，對硬磁性研究較少，尤其是對非晶的晶化過程及磁性的變化規(guī)律研究甚少。本文的目的在于在新的體系中制備出較大尺寸的磁性Fe基大塊非晶合金，并研究合金的磁性能、晶化過程以及晶化過程對磁性能的影響。 本文在Fe-Nd-Y-Zr-B系中，通過優(yōu)化合金成分，采用銅模吸鑄法成功制備出新型的具有較大非晶能力、厚度為0.8mm、寬度為10mm、長度為50mm的片狀Fe<,68>Nd<,5>Zr<,2>Y<.4>B<,21>大塊非晶合

3、金，其鑄態(tài)下表現(xiàn)出良好的軟磁性。 利用X射線衍射法(XRD)、差熱分析法(DTA)、振動樣品磁強(qiáng)計(VSM)和熱重分析儀(TGA)，研究了添加不同元素和微調(diào)合金元素對Fe-(Nd,Co,Zr)-Y-B系大塊非晶合金非晶形成能力和磁性能的影響，及非晶合金在鑄態(tài)和不同溫度退火后磁性能的變化規(guī)律。 研究發(fā)現(xiàn)，在Fe-(Nd,Co,Zr)-Y-B系中，添加Co元素對合金系的非晶形成能力影響不大；添加適當(dāng)?shù)腪r元素(=2at％)可

4、以提高合金系的非晶形成能力；添加適量的Nd元素，在Nd含量為5at％時合金系的非晶形成能力最好，隨著Nd含量的增加，合金系的非晶形成能力急劇下降，合金已大部分晶化。加入不同的合金元素對合金系的磁性能影響也不同。加入Co元素，合金的飽和磁化強(qiáng)度變化不大，矯頑力急劇下降，但隨著Co含量的增加，合金系的飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力均變化不大；加入Zr元素，在zr含量為2at％時，合金由硬磁性轉(zhuǎn)變?yōu)檐洿判?，隨著Zr含量的增加，合金的矯頑力又變大了，這是

5、因為適量zr的添加提高了合金的非晶形成能力；加入Nd元素，在Nd含量較少(≤5at％)時，合金在鑄態(tài)下均表現(xiàn)為軟磁性，隨著Nd含量的增加，合金的矯頑力顯著增大，硬磁性顯著增強(qiáng)。 研究了大塊非晶合金Fe<,73-x>Nd<,x>Zr<,2>Y<,4>B<,21>(x=0,2,5,7)的晶化過程。結(jié)果表明，不含Nd的合金的晶化過程與含Nd的合金的晶化過程不同，后者的晶化溫度比前者的晶化溫度高50K左右。Nd含量為Oat％的非晶合金晶

6、化后，合金仍表現(xiàn)為軟磁性；Nd含量為2at％的非晶合金晶化后，合金的矯頑力稍有增加，但變化不太明顯；值得注意的是，Nd含量為5at％的完全非晶合金晶化后，磁性能由軟磁性變?yōu)橛泊判?，矯頑力由鑄態(tài)下的0kA/m顯著增加至143kA/m。晶化過程的相轉(zhuǎn)變?yōu)椋悍蔷唷?Fe相+Fe<,3>B相+Nd<,2>Fe<,14>B相+NdFe<,4>B<,4>相+B<,3>Fe<,3>Nd相。研究表明，非晶晶化后硬磁性的產(chǎn)生主要是由于析出的硬磁性相N

7、d<,2>Fe<,14>B相和軟磁性相α-Fe相、Fe<,3>B相在納米尺寸交換耦合造成的，使合金整體表現(xiàn)為硬磁性，這為通過非晶晶化制備塊體納米晶復(fù)合永磁材料提供了新方法。同時發(fā)現(xiàn)由于析出了晶化相NdFe<,4>B<,4>相和B<,3>Fe<,3>Nd相，使非晶合金晶化后矯頑力的增加有限，如何通過合適的退火工藝及適當(dāng)?shù)某煞治⒄{(diào)，使非晶合金晶化后析出的無磁性相減少，硬磁性相增加，從而提高晶化后合金的磁性能，這一點還有待于研究；對于含Nd較