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Mn-Al-C型磁性材料的研究

作　者: 田瑞婷
导　师: 孙继兵
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料学
关键词: Mn-Al-C合金 碳纳米管 熔体快淬 结构 磁性能
分类号: TM271
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


Mn-Al-C系合金因具有低廉的价格、良好的机械加工性能、良好的耐腐蚀性及较好的磁性能等优点而备受关注。合金中的C能稳定铁磁性的τ相,从而提高矫顽力。碳纳米管（CNTs）是一种六环为主的一位纳米材料。本文创新性地用CNTs替换石墨碳,采用X射线衍射仪、扫描电镜,振动样品磁强计、热分析仪等先进检测仪器,对铸态、固溶态、退火态、快淬薄带及粘结磁体的结构及磁性能进行了研究。试验发现,Mn51Al46（CNTs）3和Mn51Al(46C3合金铸态均由τ主相、富Al的Al8Mn5-型结构的γ2枝晶相及结构为β-Mn-型和AlMn3C-型的富Mn相组成。用CNTs替换石墨C没有改变Mn-Al-C合金的物相组成,但CNTs会改变合金的结晶过程与物相的成分与分布,使铸态Mn51Al46（CNTs）3合金形成了胞状型结构的表面形貌。相同状态下Mn51Al46（CNTs）3合金的磁性能均比Mn51Al46C3合金的好。固溶与时效处理使两种合金的磁化强度进一步增加,而Mn51Al46（CNTs）3合金的磁化强度与剩磁增加幅度更大,其磁性能最高达到矫顽力Hc=1322.6 Oe,剩磁Mr=36.3 emu/g,在20 kOe（2T）外磁场下的磁化强度值M2T=93.8 emu/g。但用CNTs替换石墨C使合金中τ相居里点降低了大约20 oC。以30 m/s速度快淬的Mn51Al46C3合金薄带表面表现为细小的枝晶片层状,主相是ε相,另外还有少量的β-Mn-型和γ2-型相,磁性能较低。薄带在500 oC退火1 h后,主相变为τ相,磁性能提高,τ相的居里温度为270.6 oC。退火后的薄带表面形貌变成近等轴状,颗粒尺寸小于2μm。将薄带粉末球磨后主相也为ε相,同时球磨使粉末的晶格畸变度增大,晶粒细化。用球磨粉末做成的粘结磁体退火后的主相均为τ相,并在600 oC退火时得到最大矫顽力值3581.3 Oe。在500 oC退火时最大M2T、Mr与Mr/Ms值分别为73.4 emu/g、39.9 emu/g和0.54。通过对Mn52Al46（CNTs）2和Mn53Al45（CNTs）2的研究发现,相同条件下Mn含量较高的Mn53Al45（CNTs）2合金薄带磁性能稍差。此外还研究了快淬速度对Mn52Al46（CNTs）2磁性能的影响。随着快淬速度由30 m/s增加到50 m/s,薄带的矫顽力、剩磁和剩磁比都在不断减少。30 m/s的矫顽力最高达到2249.2 Oe。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 概述  9-11
  1.2 Mn-Al-C合金的发展  11-14
  1.3 Mn-Al-C合金的制备  14-15
    1.3.1 温热挤压法  14
    1.3.2 气体雾化粉末的“粉末挤压法”  14
    1.3.3 机械球磨法  14-15
    1.3.4 熔体快淬法  15
  1.4 碳纳米管  15-16
  1.5 本论文的研究内容  16-17
第二章 试验材料、原理及工艺  17-20
  2.1 试验所用的原料及设备  17
  2.2 试验过程及工艺  17-20
    2.2.1 配料  18
    2.2.2 合金熔炼  18
    2.2.3 固溶处理  18
    2.2.4 熔体快淬  18
    2.2.5 机械球磨  18
    2.2.6 取向压型  18-19
    2.2.7 退火处理  19
    2.2.8 性能检测  19-20
第三章 CNTs对Mn_(51)Al_(46)C_3合金结构和磁性能影响的对比研究  20-27
  3.1 概述  20
  3.2 合金不同状态的相结构分析  20-24
    3.2.1 XRD分析  20-21
    3.2.2 SEM分析  21-24
  3.3 合金不同状态的磁性能分析  24-25
  3.4 本章小结  25-27
第四章 Mn_(51)Al_(46)C_3合金快淬薄带及粘结磁体的结构和磁性能  27-38
  4.1 概述  27
  4.2 快淬薄带及粘结磁体的相结构分析  27-31
    4.2.1 XRD分析  27-29
    4.2.2 SEM分析  29-31
  4.3 热力学分析  31-33
  4.4 快淬薄带及粘结磁体的磁性能分析  33-36
  4.5 本章小结  36-38
第五章 不同快淬速度对Mn-Al-CNTs合金组织和性能的影响  38-44
  5.1 概述  38
  5.2 不同快淬速度的Mn_(52)Al_(46)(CNTs)2合金组织和相结构分析  38-39
    5.2.1 XRD分析  38
    5.2.2 微观结构分析  38-39
  5.3 热力学分析  39-41
  5.4 磁性能分析  41-43
  5.5 本章小结  43-44
第六章 Mn含量对Mn-Al-CNTs合金薄带组织和性能的影响  44-50
  6.1 概述  44
  6.2 结果和分析  44-47
    6.2.1 XRD分析  44-45
    6.2.2 微观结构分析  45-47
  6.3 热力学分析  47-48
  6.4 磁性能分析  48-49
  6.5 本章小结  49-50
第七章 结论  50-52
参考文献  52-56
发表论文和参加科研情况说明  56-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 磁性材料、铁磁材料
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