Nd-Pr-Fe-Al系大块非晶合金晶化行为和矫顽力机理的研究

【摘要】非晶合金具有长程无序、短程有序的结构特点，使得具有磁性的非晶合金在室温下通常表现为软磁性，而Nd基大块非晶合金在室温下则呈现出明显的硬磁性，其矫顽力产生机理引人关注。另外，Nd基大块非晶合金晶化后，将转变为顺磁性。本论文选取Nd-Pr-Fe-Al系大块非晶合金，对其晶化过程中磁性能和微观组织结构的变化做了深入地研究，分析了其矫顽力机制，主要实验结果如下：详细地研究了直径为3mm的棒状(Nd0.7Pr0.3)60Fe30Al10大块非晶合金的晶化过程，发现其可以分为三个阶段：(1)初始晶化阶段。合金中除大量非晶相外，析出了一些形状各异、Fe元素含量不同的相组织。(2)大量晶化阶段。合金中非晶相的含量逐渐减少，析出了大量黑色长条状富Fe相和包围在其周围的白色富Nd(Pr)相。在该阶段还有少量黑色短棒状亚稳相的析出，其在较高温度分解。(3)完全晶化阶段。此时合金中的相组成为：黑色长条状富Fe相和包围在其周围的白色富Nd(Pr)相。研究了(Nd0.7Pr0.3)60Fe30Al10大块非晶合金晶化过程中磁性能的变化，结合微观结构的结果分析发现，合金的铁磁性来源于非晶相。随着退火温度的升高，合金中非晶相的相对含量逐渐降低，饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr的值逐渐减小。合金完全晶化后，铁磁性转变为顺磁性。随着退火温度的升高，合金的矫顽力iHc值也逐渐降低，但下降的趋势与Ms，Mr有所不同，当合金在773K退火后，Ms和Mr已分别下降至5.4Am2/kg和0.8Am2/kg时，iHc仍高达176.8kA/m，这一现象与其独特的矫顽力机制有关。通过对合金的磁交互作用曲线(Henkel曲线)，矫顽力随温度变化关系的研究发现，(Nd0.7Pr0.3)60Fe30Al10大块非晶合金中既存在着较强的铁磁交换耦合作用，也存在着强钉扎作用，该合金的硬磁性源于上述两种机制的共同作用。合金晶化过程中，随着退火温度的升高，铁磁交换耦作用减弱直至基本消失，合金矫顽力有所下降，但合金中的强钉扎作用机制仍然存在，使合金在完全晶化前仍呈现出较高的矫顽力值。制备出了直径为2mm的棒状(Nd0.7Pr0.3)60-xFe30Al10Cux(x=0~4)和(Nd0.7Pr0.3)60-xFe30Al10Dyx(x=0~2)两种体系的大块非晶合金，对其磁性能和矫顽力机理进行了研究。结果表明，这两种体系的非晶合金的硬磁性也来源于铁磁交换耦合和强钉扎的共同作用。利用扫描速率法研究了前文中几种Nd基大块非晶合金的磁粘滞行为，得到了相应的磁微结构参数，并计算出了合金中单位钉扎中心的最大钉扎力f。分析了合金的矫顽力iHc与f的值的变化趋势。结果发现，本论文所研究的几种Nd基大块非晶合金中，矫顽力iHc与f的值密切相关。
【作者】唐永军；
【导师】徐晖；
【作者基本信息】上海大学，材料学，2014，博士
【关键词】Nd基大块非晶合金；矫顽力机理；晶化行为；硬磁性；

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