【摘 要】
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Hf元素自发现以来被广泛应用于原子反应堆,火箭推进器,电阻材料,耐热材料等各个领域,近年来,研究人员发现Hf元素在永磁材料中表现出了较大的应用前景。为了进一步探索Hf元素的应用,本文主要分两部分研究了Hf元素在永磁材料中的应用,第一部分为Nd-Fe-B-Hf永磁合金的制备、结构及性能研究,第二部分为Co-Hf永磁合金的制备、结构及性能研究。首先本文通过熔体快淬法制备了Nd27Fe72-xB1Hfx
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Hf元素自发现以来被广泛应用于原子反应堆,火箭推进器,电阻材料,耐热材料等各个领域,近年来,研究人员发现Hf元素在永磁材料中表现出了较大的应用前景。为了进一步探索Hf元素的应用,本文主要分两部分研究了Hf元素在永磁材料中的应用,第一部分为Nd-Fe-B-Hf永磁合金的制备、结构及性能研究,第二部分为Co-Hf永磁合金的制备、结构及性能研究。首先本文通过熔体快淬法制备了Nd27Fe72-xB1Hfx(x=0,3),Nd29Fe70-xB1Hfx(x=0,3),Nd31Fe68-xB1Hfx(x=0,3)合金条带,系统地研究了Hf元素添加对不同Nd含量Nd-Fe-B永磁合金相组成,微观结构,磁性能,交换耦合作用,矫顽力机制,高温磁性能及热稳定性的影响。根据常温磁性能的研究可知,在Nd含量为27 wt%的Nd-Fe-B合金中,Hf元素的添加会导致合金矫顽力提高,剩磁和最大磁能积均有所降低,在Nd含量为29wt%和31 wt%的Nd-Fe-B合金中,Hf元素的添加则会导致矫顽力降低,剩磁和最大磁能积提高。根据高温磁性能和热稳定性的研究可知,在不同Nd含量的Nd-Fe-B合金中进行Hf元素的添加,矫顽力均得到了不同程度的提高,值得注意是在Nd含量为29 wt%和31 wt%的Nd-Fe-B合金中矫顽力,剩磁和最大磁能积同时得到了提高。随着Hf元素的添加,在Nd含量为27 wt%的Nd-Fe-B合金中剩磁温度稳定性和矫顽力温度稳定性均有所恶化,而在Nd含量为29 wt%和31 wt%的Nd-Fe-B合金中,剩磁温度稳定性恶化,矫顽力温度稳定性则有所提高。其次本文通过熔体快淬法制备了不同转速的Co87.5Hf12.5合金条带,不同Hf含量的Co100-xHfx(x=12.5,14.5,16.5,18.5,20.5)合金条带,不同B含量的Co83.5-xHf16.5Bx(x=0,1,3,5)合金条带并对其进行了探索性的研究。根据不同转速下Co87.5Hf12.5合金的研究可知,转速的调控可以有效提高Co87.5Hf12.5合金的磁性能,在转速为35 m/s时矫顽力,剩磁和最大磁能积达到最大值,分别为160 k A/m,0.69 T,37 k J/m3。Co87.5Hf12.5合金具有较好的高温磁性能和热稳定性,在773 K时仍表现较好的热稳定性,其剩磁温度系数和矫顽力温度系数分别为-0.11%/K,-0.19%/K。根据不同Hf含量Co100-xHfx合金的研究可知,较高的Hf含量会导致立方结构的Co2Hf相的生成,在x=16.5时,矫顽力达到最大值为253 k A/m,剩磁和最大磁能积分别为0.44 T,28 k J/m3,在x=12.5时,剩磁和最大磁能积达到最大值分别为0.69 T,37 k J/m3,矫顽力为160 k A/m。在773 K时,Co83.5H16.5合金的剩磁温度系数和矫顽力温度系数分别-0.12%/K,-0.17%/K。根据Co83.5-xHf16.5Bx合金的研究可知,随着B原子的添加,原子半径较小的B原子进入晶格取代了原子半径较大的原子,B原子的添加对Co83.5H16.5合金常温磁性能的改善具有明显的作用,在x=3时矫顽力达到最大值为312 k A/m,在x=1时剩磁和磁能积达到最大值,分别为0.48 T,32 k J/m3。Co81.5Hf16.5B3合金同时也具有较好的高温磁性能和热稳定性,在高温循环三次后,剩磁温度系数和矫顽力温度系数在773 K时分别为-0.18%/K,-0.21%/K。
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