磁場作用下快速凝固法製備大塊納米晶永磁材料的研究

《磁場作用下快速凝固法製備大塊納米晶永磁材料的研究》是依託福州大學，由王晨擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁場作用下快速凝固法製備大塊納米晶永磁材料的研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王晨

項目摘要

本項目在外磁場作用下採用銅模吹鑄法等快速凝固方法製備NdFeB基大塊納米晶合金。研究磁場對快速凝固法製備的大塊納米晶永磁材料的凝固過程、微結構和磁性能的影響機理。分析磁場快速凝固條件下合金體系吉布斯自由能的變化，以及這種變化對凝固過程中組織結構演變過程的影響。在現有的傳輸理論模型的基礎上，結合經典磁化理論，利用具體實驗數據和數值計算方法，考察在磁場和快速凝固技術互動作用下合金的熱量、動量以及質量的傳輸機制，特別是液固相結構轉變過程中原子輸運的物理機理。掌握外磁場引起的洛侖茲力和磁化力對液態金屬流動的控制行為，探索其對合金熔體內的溫度場、速度場和元素濃度場的影響，闡明合金磁場下凝固過程－顯微組織結構－磁性能三者之間的內在聯繫和物理本質。本項目的實施有助於豐富磁場中材料快速凝固熱力學和動力學的研究，完善磁場中合金的凝固機制理論，同時為製備大塊各向異性複合納米晶永磁材料提供新理念和新途徑。

結題摘要

本項目開展了在外磁場下快速凝固法製備NdFeB基大塊納米晶合金的研究工作，從合金配方、製備工藝和理論計算三個方面，深入研究了外加磁場對快速凝固法製備的大塊納米晶永磁材料的凝固過程、顯微組織和磁性能的影響機理。發現外加磁場可以細化晶粒，誘導硬磁相晶粒沿c軸取向排列，製備出了全緻密的大塊各向異性複合納米晶永磁材料。在合金配方研究方面，通過改變稀土元素種類和含量（Nd、Dy、Pr、La、Gd等），同時添加不同耐火元素（Ti、Zr、Cr、Mo、Co等），認識了合金配方對材料快速凝固過程中晶粒形核和生長、磁性能、抗氧化性能和耐腐蝕性能的影響規律。在製備工藝研究方面，通過改變冷卻速度、磁場強度、銅模形狀、熱處理溫度和氣氛等主要工藝參數，考察了外磁場作用下合金從熔融液態向晶化凝固態的組織結構演變過程，掌握了合金磁場下快速凝固對材料組織結構、晶粒大小、晶粒取向度和磁性能的影響規律。在理論計算研究方面，分析了磁場下快速凝固時合金熔體的傳質和傳熱機理，以及外磁場引起的體系吉布斯自由能的變化，而且通過亞晶格熱力學模型，輔以第一性原理總能計算，揭示了磁性稀土金屬間化合物中元素的占位有序化行為。