《Fe-Nd-Al系非晶合金磁性能和晶化行為的研究》是依託上海大學，由白琴擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Fe-Nd-Al系非晶合金磁性能和晶化行為的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：白琴
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Fe-Nd-Al系非晶合金在室溫下具有硬磁性，人們對其硬磁性的產生機理一直在探討中。前期工作中發現室溫下Fe53Nd37Al10富Fe非晶合金吸鑄樣品為軟磁性，條帶樣品為硬磁性，該現象與Nd60Fe30Al10合金的磁性能恰好相反。但我們發現該Fe-Nd-Al系合金的硬磁性產生原因都有相似之處。本申請針對此有趣特徵，對Fe-Nd-Al系合金的各項磁性能展開深入研究。研究合金成分和冷卻速度對Fe-Nd-Al系合金顯微組織和磁性能的影響，探明Fe-Nd-Al合金體系具有硬磁性的根本原因，總結出控制該體系合金磁性能的合理工藝方法。針對合金元素對Fe-Nd-Al系合金晶化行為產生的影響，通過實時觀察分析合金晶化過程。分析該系列合金的晶化過程中，顯微結構和磁性能的對應關係，尋找晶化行為中磁性能發生明顯改變的根本原因。
結題摘要
具有硬磁性的Nd-Fe系非晶合金開拓了非晶合金的套用領域，但其存在稀土含量高、飽和磁化強度低等缺點。本項目對Fe-Nd-Al系非晶合金的磁性能、非晶形成能力和晶化行為做了較為深入的研究，研究磁性能與相組成和微觀結構的關係。在Fe-Nd-Al合金中提高Fe元素的含量，合金的飽和磁化強度提高，但非晶形成能力有所下降。其中Fe53Nd37Al10合金是非晶形成能力較好、飽和磁化強度較高的Fe基合金。在室溫時，Nd60Fe30Al10合金1 mm厚的片狀試樣矯頑力最大；條帶樣品矯頑力隨著冷卻速度增大而逐漸減小，樣品都表現硬磁性。輥速為5 m/s和10 m/s的條帶樣品中存在微小的台階，曲線不平滑。Fe53Nd37Al10合金1 mm厚的片狀試樣在室溫時近似呈現軟磁性，磁滯回線中存在小的滯後台階，不存在交換耦合作用；輥速為5 m/s和20 m/s的Fe53Nd37Al10條帶樣品均存在交換耦合作用。隨著冷卻速度的增大，Fe53Nd37Al10條帶樣品矯頑力逐漸減小，都呈現硬磁性。在低溫下，隨著溫度的降低，厚度為1 mm的Fe53Nd37Al10片狀樣品矯頑力基本不發生變化，而具有不同冷卻速度的Fe53Nd37Al10條帶樣品矯頑力明顯增大，都存在交換耦合作用。1 mm厚的Fe53Nd37Al10片狀樣品中，非晶基體內含有大量尺寸不均的條狀Nd2Fe17晶化相，並且有少量Nd晶化相多分布於相鄰的條狀Nd2Fe17之間；輥速為5 m/s的Fe53Nd37Al10條帶樣品中，非晶基體內含有較多直徑約為5 μm的點狀Nd2Fe17晶化相以及大量有序團簇；輥速為20 m/s的Fe53Nd37Al10條帶樣品中含有較多有序性團簇，團簇尺寸約為5 nm；輥速為60 m/s的Fe53Nd37Al10條帶樣品中有序團簇比例較少，團簇尺寸約為2 nm。在Fe-Nd-Al合金中，隨著B元素的相對含量增加，合金的非晶形成能力下降，從軟磁性轉變為硬磁性，這是由於出現了新的晶態相Nd2Fe14B的緣故。當Fe-Nd-Al-B合金在退火後，合金的內稟矯頑力得到進一步的提高。適量Zr的添加有效地提高Fe-Nd-Al-B合金的非晶形成能力，合金從硬磁性轉變為軟磁性，Zr的添加使得合金在退火後呈現超順磁性。少量Dy元素的添加，使得合金Fe-Nd-Al-B的磁性能大幅度提高，Dy的添加使得合金在退火後呈現順磁性。
