Ga，Nb元素添加对TbCu_7型SmFe合金相结构和氮化物磁性能的影响

【摘要】稀土永磁从SmCo到NdFeB都具有优异的磁性能,而TbCu7型SmFeN永磁材料不仅具有优异的永磁性,同时耐高温及耐腐蚀。其各向同性的特点可以制备成复杂的粘结磁体,而且Sm含量低,成本低,是一种具有前景的新型粘结稀土永磁材料。SmFe合金的熔点高,对设备损害大,通过添加低熔点元素降低合金熔点,提高居里温度,同时不影响相结构,添加高熔点元素降低快淬轮速、细化晶粒,提高磁性能。本论文通过快淬法制备Sm(Fe,M)9(M=Ga,Nb)合金,通过X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等分析设备,系统研究Sm含量对相结构的影响,最终确定Sm的含量,同时系统研究添加元素Ga和Nb对相结构、微观组织、居里温度、合金熔点、磁性能及矫顽力机制的影响,并运用晶化理论研究了Nb,Ga复合添加的晶化动力学,分析磁性能的变化。具体总结如下：(1)轮速为50m/s时快淬SmyFe10-x-yGax合金,Sm含量的变化对相结构产生很大影响,最终确定y=0.98具有单一TbCu7型结构。添加Ga元素进入晶格占据Fe的2e,3g,61晶位,从而Fe-Fe哑铃对间距增加,平均Fe原子磁矩上升,居里温度随Ga含量的增加提高了90℃(x=0～1)。Ga的添加细化晶粒,x=0.25时具有最小晶粒27nm,同时合金熔点降低了50℃C(x=0～1),正电子湮没实验表明,Ga的添加使空位浓度下降,合金中的缺陷减小,相结构趋向稳态2：17型。(2)经过800℃晶化热处理后,正电子湮没实验表明快淬薄带中单个空位缺陷结合成空位团,湮没率增加,有效渗氮位置增加,磁性能增加,因此快淬SmFeGa薄带需要晶化热处理。晶化条件750～900℃×1h(间隔50℃),氮化条件460℃×12h,x=0.25时具有最佳磁性能Hcj=7.90kOe,Br=6.3kGs,(BH)max=5.54MGOe。从氮化后的XRD看出,SmFeGa氮化物由软硬两相组成,软磁相晶粒尺寸大于30nm,henkel曲线表明没有产生交换耦合作用,退磁曲线存在“台阶”,从而削弱了磁性能。随Ga含量的增加,矫顽力先增加后减小,x=0.25时在磁化场下,SmFeGa氮化物受到钉扎作用,其来源于硬磁相的晶界或磁畴壁,晶粒越小,晶界越多,矫顽力越高。(3)添加高熔点元素Nb促进SmFe9相形成,抑制α-Fe出现。不同轮速条件下的Sm0.98(Fe0.95Co0.05)8.77-xGao.25Nbx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金,当x>0.3,Vs>50m/s时合金结构为SmFe9和少量的非晶相；Nb含量越小,轮速越低,趋向于形成2：17型和a-(Fe,Co)相。晶化氮化处理后,x=0.2时具有最佳磁性能Hcj=10.1kOe,Br=7.6kGs,(BH)max=9.3MGOe,与SmyFe10-x-yGax氮化物最佳磁性能相比,磁能积提高了4MGOe。从退磁曲线看出“台阶”变小,表明磁性能恶化减小,TEM表明软磁相晶粒小于30nm,同样的henkel曲线表明依然不存在交换耦合作用。随Nb含量的增加,矫顽力机制从钉扎型(x=0,0.1,0,2)变为形核型(x=0.3),而形核型在低磁化场下存在钉扎作用,通过Kissinger曲线计算晶化激活能,Nb含量越高晶化激活能较大,表明非晶相越稳定,需要更高的能量越过势垒。Nb添加SmFeGa合金促进非晶形成,同时细化晶粒增加有效渗氮位置增加,硬磁相含量增加,磁性能上升。
【作者】权宁涛；
【导师】张世荣；李扩社；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】TbCu7型结构；Ga,Nb添加；居里温度；磁性能；矫顽力机制；激活能；

【参考文献】
[1]柴振华.HXD1C机车传动系统齿轮强度分析[D].西南交通大学,载运工具运用工程,2013,硕士.
[2]雷漪.美国国家艺术基金会资助机制研究[D].西南大学,电影学,2013,硕士.
[3]陈莹.中国荷斯坦牛隐性乳房炎发生规律及IL-8基因5’侧翼区和LAO多态性与泌乳性状的关联分析[D].扬州大学,动物遗传育种与繁殖,2011,硕士.
[4]吴琦.上海市白茅岭农场发展战略研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[5]陈丽君,蒋永福.现代资讯服务的三大特点[J].图书馆建设,2003,02:16-17+27.
[6]刘丽珍,宋瀚涛,陆玉昌.网络结构挖掘的关键分析[J].计算机应用研究,2003,05:116-118.
[7]姜杉.基于MAXIMO的企业IT设备运维管理研究[D].北京交通大学,2014.
[8]庄文龙.内镜下乳头括约肌切开术（EST）与内镜下乳头球囊扩张（EPBD）治疗老年胆总管结石患者的临床分析[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[9]金楚皓.随机观察的复合泊松风险模型的研究[D].湖南师范大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[10]蔡成功.综掘工作面卸压槽防突措施试验研究[J].中国安全科学学报.2004(04)
[11]黄建平.Web服务端点监控与建模分析[D].广东工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[12]张挺飞.基于FPGA+ARM的人脸实时检测系统研究[D].中北大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[13]彭霞.基于产业集群竞争优势的跨区域群体投资模式研究[D].浙江工业大学,2005.
[14]张召.预切槽法开挖黄土隧道地层变形规律及掌子面稳定性研究[D].北京交通大学,2014.
[15]曹迅.基于多部图的云用户行为认定模型[D].河北大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[16]侯松媛.上海电力公司财务分析研究[D].长安大学,会计（专业学位）,2014,硕士.
[17]刘承军.首钢矿业公司球团厂智能配料系统投入运行[J].冶金自动化,2012,03:23.
[18]孙宇.基于神经网络的软岩巷道位移时序预测方法研究[D].辽宁工程技术大学,采矿工程,2012,硕士.
[19]禹如杰.基于零矩尺度函数的波传播问题求解方法研究[D].华中科技大学,机械电子工程,2013,硕士.
[20]李致.知识库系统中的用户兴趣挖掘与推荐[D].北京交通大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[21]刘佳.汉语重动句教学研究[D].吉林大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[22]艾洪舟.基于支持向量机的铁路运量预测方法研究[D].西南交通大学,防灾减灾工程及防护工程,2013,硕士.
[23]徐慧.瑞吉欧方案教学的考察和借鉴[D].华东师范大学,教育学原理,2002,硕士.
[24]李成.延安地区居住建筑能耗分析及节能对策研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[25]王子峰.高中历史课题“探究式学习”应用研究[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.
[26]欧阳毅.武汉市农产品流通市场体系研究[D].华中师范大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[27]李佳佳.快递企业侵害个人客户权益法律问题研究[D].河北经贸大学,法律,2014,硕士.
[28]蔡秀珊,高虹,刘洋.一类多输入非线性系统的同时H~∞镇定[J].自动化学报,2012,03:473-478.
[29]林海波.增值税转型对设备投资税负的影响分析[D].东北大学,会计学,2010,硕士.
[30]瞿海斌,毛利锋,王阶.基于决策树的血瘀证诊断规则自动归纳方法[J].中国生物医学工程学报,2005,06:709-711+727.
[31]吴方真.经络刮疗对活动期类风湿性关节炎的临床观察[D].福建中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[32]张传芳.幼儿园混龄游戏教育的现状、问题及对策研究[D].山东师范大学,学前教育学,2013,硕士.
[33]李润霞.汽车用含硫齿轮钢纯净度控制研究[D].东北大学,冶金工程,2010,硕士.
[34]任之馗.郑州枢纽郑州站西出口工程施工过程风险控制研究[D].西南交通大学,项目管理,2013,硕士.
[35]孟兮,高日,李承根.铁路简支梁桥中减震榫的设计及其减震性能研究[J].桥梁建设,2014,03:81-86.
[36]李婷婷1,夏志东1,聂京凯1,2,王峰1.Ni/C纤维提高Ni/Al球形颗粒导电硅橡胶性能研究[J].电子元件与材料,2015,03:.
[37]董一龙.论票据抗辩制度[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[38]叶雅楠.场发射平板显示器荧光粉的制备及性能研究[D].哈尔滨理工大学,材料学,2013,硕士.
[39]江锐.虚拟企业下制造单元的构建与资源选择研究[D].江苏科技大学,工业工程（专业学位）,2014,硕士.
[40]南娜.四湖流域LUCC对生态水文过程的影响[D].华中师范大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[41]姜亦坤.脊柱侧凸胸椎椎弓根形态学分型系统的可信度与可重复性研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[42]程鑫.汉画像石的时空观研究[D].淮北师范大学,美术学,2014,硕士.
[43]冯彪.颜元气论思想研究[D].复旦大学,中国哲学,2013,博士.
[44]陈婧.社会工作服务机构中社会工作者的激励机制研究[D].兰州大学,社会工作（专业学位）,2014,硕士.
[45]魏春,张栋慧,应向贤,汪钊.产结冷胶的黄色素缺陷型抗药性鞘氨醇单胞菌WZ013发酵条件优化[J].中国食品学报,2013,02:101-107.
[46]熊莉君.高校图书馆主页阅读推广专栏设置情况调查与分析[J].高校图书馆工作,2014,04:93-96.
[47]邓友维.西部地区退耕还林对农户经济影响的实证研究[D].重庆大学,人口资源与环境经济学,2014,硕士.
[48]李齐.无设计观念的美术研究[D].山东大学,艺术美学,2013,硕士.
[49]李月娟.大功率交流传动调车机车车体设计及分析[D].西南交通大学,车辆工程（专业学位）,2012,硕士.
[50]杨卫丽.高温胁迫对水稻叶片光合与膜系统伤害的生理生化特征[D].浙江大学,作物学,2012,硕士.