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部分稀土永磁材料体系的相平衡优化及应用

作　者: 金姗
导　师: 金展鹏
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: 稀土永磁材料相图计算 Fe-Nd-B-Cr Co-Ho
分类号: TM273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 91次
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内容摘要

稀土永磁材料以其高剩磁（B_r）、高矫顽力(H_cj)和高磁能积（（BH）_m）等优异的综合磁性能在通讯、交通、医疗、航空航天等领域得到了广泛应用。建立合理、自洽、准确的稀土永磁材料体系的热力学数据库,研究稀土永磁材料在不同制备工艺条件下的微观组织演化,对于优化和设计稀土永磁材料的合金成分和制备工艺具有重要的理论意义和实际应用价值。本文利用CALPHAD方法,对部分稀土永磁材料有关的相平衡关系及其应用进行了以下研究:1、为获得更合理的热力学参数和更准确的相关系,针对前人工作中的不足,重新优化了Nd-B、Cr-Nd两个二元系以及Fe-Nd-B、Fe-Cr-B两个三元系,并优化计算了B-Nd-Cr和Fe-Nd-Cr两个三元系;基于相关亚稳相平衡的实验信息,考虑了Fe₃B,Fe₂₃Nd₂B₃和Fe₁₇Nd₂B三个亚稳相,进一步结合四个边际三元系,外推计算了Fe-Nd-B-Cr四元系,建立了合理、自洽、完善的Fe-Nd-B-Cr四元体系热力学数据库。2、利用上述优化获得的热力学数据库和相图计算技术,对Fe-Nd-B永磁材料合金成分设计以及不同制备工艺条件下的组织演化进行了研究,针对不同情况分别采用步进规则和最大驱动力判据,分析和预测了不同冷却速度下的凝固过程、等温相转变过程以及不同过冷度下的相析出序列。3、优化计算了Co-Ho二元系。计算结果较好地重现了相图数据及热力学数据,获得了一组合理自洽的描述Co-Ho二元系各相Gibbs自由能的热力学参数。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 稀土永磁材料的发展历程  8-9
  1.2 FeNdB系稀土永磁材料  9-14
    1.2.1 FeNdB系永磁材料简介  9-10
    1.2.2 烧结FeNdB永磁材料  10-12
    1.2.3 纳米双相FeNdB复合永磁材料  12-14
  1.3 相图计算  14-18
    1.3.1 相图计算方法简介  14-16
    1.3.2 相图计算的特点  16
    1.3.3 相图计算的应用  16-18
  1.4 本文研究的目的和内容  18-19
第二章 Fe-Nd-B-Cr体系热力学优化与计算  19-53
  2.1 研究背景  19-24
  2.2 实验信息评估  24-26
    2.2.1 二元系实验信息评估  24
    2.2.2 三元系实验信息评估  24-26
    2.2.3 四元系实验信息评估  26
  2.3 热力学模型  26-29
    2.3.1 溶体相  26-27
    2.3.2 化合物相  27-28
    2.3.3 磁性对自由能的贡献  28-29
  2.4 计算结果与讨论  29-52
    2.4.1 二元系计算结果与讨论  33-39
    2.4.2 三元系计算结果与讨论  39-50
    2.4.3 四元系计算结果与讨论  50-52
  2.5 本章小结  52-53
第三章相图计算在Fe-Nd-B永磁材料中的应用  53-71
  3.1 研究背景  53-54
  3.2 相图对合金成分设计以及配比方式选择的指导  54-58
    3.2.1 相图对合金成分设计的指导  54-57
    3.2.2 相图对合金配比方式选择的指导  57-58
  3.3 相图计算在制备工艺中的应用  58-70
    3.3.1 凝固过程分析  58-61
    3.3.2 等温相转变分析  61-66
    3.3.3 不同过冷度下相析出序列分析  66-70
  3.4 本章小结  70-71
第四章 Co-Ho二元系热力学优化和计算  71-82
  4.1 研究背景  71
  4.2 实验数据评估  71-72
  4.3 热力学模型  72-74
    4.3.1 溶体相  72-73
    4.3.2 化合物相  73
    4.3.3 磁性对自由能的贡献  73-74
  4.4 计算结果与讨论  74-81
  4.5 本章小结  81-82
第五章结论  82-83
参考文献  83-92
致谢  92-93
攻读学位期间主要研究成果目录  93

部分稀土永磁材料体系的相平衡优化及应用

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