Nd2Fe14B/Fe3B型合金过热熔体凝固组织和凝固特性研究

摘要

本文采用差热分析及凝固组织的结构分析研究了熔体过热度对 Nd9Fe85-xTi4C2Bx(x=10,12,15)合金形核过冷度及凝固组织的影响。在此基础上，通过对不同熔体过热度的Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带进行凝固组织结构分析、晶化行为分析和磁性能测试，研究了熔体过热度对合金的非晶形成能力、晶化转变及磁性能的影响。
　　结果表明：随着熔体过热温度T+由1503K升高到1643K，Nd9Fe85-xTi4C2Bx(x=10,12,15)合金熔体的初始形核温度TN均逐渐降低。随着熔体过热度的增大，x=10、12、15三种合金的过冷度分别增大了约40K、60K和75K，且熔体过冷度ΔT-随过热度ΔT+的变化是非连续的。对于x=10、12的合金，当过热度ΔT+分别超过第一个临界值41K、47K和第二个临界值101K、107K时，两种合金的平均过冷度ΔT-均出现了急剧增大的现象。对于x=15的合金，当过热度ΔT+在28K-68K范围内，过冷度出现了急剧增大的现象。而当过热度ΔT+超过临界值68K，过冷度ΔT-的变化幅度不大。每种合金熔体中平均过冷度拐点的存在可能与铸锭组织中晶体相所对应的至少5种原子团簇在不同过热温度下的先后溶解所引起的结构转变有关。
　　提高熔体过热度，DTA实验后Nd9Fe85-xTi4C2Bx(x=10,12)合金样品的凝固组织中非晶相的体积百分数明显增大，而纳米晶集团的体积百分数显著减小，且枝晶形貌的组织遗传特征逐渐消失，证实了合金铸锭过热熔体中的结构转变，同时也证明了提高熔体过热度可增强合金铸锭的非晶形成能力(GFA)。
　　提高熔体过热度可增强 Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带的非晶形成能力。熔体过热度为60K时，Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带的微观组织由Nd2Fe14B、Fe3B和α–Fe纳米晶构成，其磁性能为Hci=992.91kA/m，Br=0.56T，Ms=0.84T，(BH)max=45.81kJ/m3；熔体过热度提高至90K和110K时，快淬薄带的微观组织由纳米晶和非晶构成，且熔体过热度越高，非晶的量越大；熔体过热度提高至150K时，快淬薄带的微观组织由完全非晶构成。快淬薄带中的部分非晶或完全非晶在晶化退火过程中的相变都沿循以下路径：Am（非晶相）→Am′+Fe3B→Fe3B+Nd2Fe23B3→Fe3B+Nd2Fe14B+α-Fe。
　　随着退火温度由963K提高至1080K，熔体过热度为110K和150K的Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带的磁性能均随退火温度的提高而显著增大，且均在退火温度为1080K时获得最佳磁性能。熔体过热度分别为90K、110K和150K的快淬薄带经1080K温度退火后样品的磁性能均比过热度为60K下得到的淬态纳米晶复合结构的磁性能更好。且熔体过热度为90K的Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带在1080K等温退火后获得了最佳磁性能:Hci=720.68kA/m，Br=0.74T，Ms=1.08T，(BH)max=72.03kJ/m3。

目录

声明

引言

1 绪论

1.1 纳米复合永磁材料的分类和合金成分特点

1.2 Nd2Fe14B/Fe3B型合金的快速和亚快速凝固制备方法

1.3 合金非晶形成能力的判据

1.4熔体结构与凝固组织和凝固特性

1.5 选题意义及主要研究内容

2 实验原理与方法

2.1 样品制备

2.2 样品的测量与表征

3 Nd9Fe85-xTi4C2Bx (x=10, 12, 15)合金过热熔体凝固组织和凝固特性研究

3.1 Nd9Fe85-xTi4C2Bx (x=10, 12, 15)合金DTA热分析以及特征温度的测定

3.2 Nd9Fe85-xTi4C2Bx (x=10, 12, 15)合金过冷度与其熔体过热度的依存关系

3.3 Nd9Fe85-xTi4C2Bx (x=10, 12)合金的熔体结构转变对非晶形成能力的影响

3.4本章小结

4 熔体过热对Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带非晶形成、晶化行为和磁性能影响的研究

4.1 熔体过热温度对Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带非晶形成的影响

4.2 熔体过热温度对Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带晶化行为的影响

4.3 熔体过热温度对Nd9Fe70Ti4C2B15快淬薄带磁性能的影响

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

在 学 研 究 成 果

致谢