无稀土永磁合金薄带磁体的研究

摘要

本论文采用电弧熔炼、熔体快淬结合热处理工艺制备了Alnico、Fe-Cr-Co和Cu-Ni-Fe型合金薄带,并对不同快淬速度、不同合金元素以及热处理工艺参数下合金薄带的组织结构和磁性能进行了系统的研究.利用X射线衍射仪对合金的结构进行了分析,采用扫描电子显微镜、洛伦兹透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜研究了合金的显微组织.通过对不同处理状态下合金的磁性能进行测试,获得了快淬速度、合金元素和时效工艺对合金薄带的微结构和磁性能的影响规律. 结果显示,以15m/s、30m/s和40m/s速度快淬的Alnico合金,其薄带都获得了大量的α相和部分α相分解的α1和α2相,同时形成了明显的<100>方向的取向.随着快淬速度的降低,薄带沿<100>方向的取向增加.Alnico薄带在835℃会发生调幅分解,形成富(Fe,Co)的铁磁性α1相和富(Al,Ni)的弱铁磁性α2相.Alnico5薄带析出了富Cu相,而Alnico8薄带析出了富Nb相.随着835℃等温处理的保温时间的延长,α1颗粒逐渐粗化.不同速度快淬的Alnico合金薄带,在835℃等温处理10min后再经两级时效处理后,薄带的磁性能显著提高.当辊轮速度为15m/s时,Alnico5和Alnico8合金薄带最终获得了最佳的磁性能,其分别为Alnico5∶Hc=796.1Oe,Br=4860.1Gs,Bs=15323.9Gs∶Alnico8∶Hc=1557.2Oe,Br=6143.1Gs,Bs=11576.3Gs.以40m/s速度快淬的Fe-Cr-Co合金薄带主要由贴辊面的细小柱状晶区、粗大柱状晶区和自由面的等轴晶区组成.添加合金元素Ti可以促进Fe-Cr-Co型合金薄带沿<100>方向的取向;添加合金元素Si可以促进CrFe型相在时效过程中溶解到α型相中.当元素Si和Ti复合添加到Fe-Cr-Co合金中时,合金薄带沿<100>方向的取向度增大.以40m/s速度快淬的Fe-Cr-Co薄带,在第七级时效处理后磁性能显著提高,其矫顽力可达到720.2~1026.6Oe,剩余磁感应强度达到7274.8~10106.7Gs,饱和磁感应强度为14818.9~15323.9Gs.以40m/s速度快淬的Cu-Ni-Fe合金薄带主要由FeCu4型和Fe3Ni7型相组成.随着时效温度的升高和保温时间的延长,FeCu4含量减少,Fe7Ni3含量增加,而薄带的相组成不变.同时合金薄带的磁性能下降.未时效处理的快淬薄带具有最佳的磁性能,Hc=591.4Oe,Br=2301.2Gs,Bs=7115.8Gs.

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