稀土Nd-Ce-Fe-B合金热力学计算及其凝固组织与磁性能研究
作者单位：桂林电子科技大学
学位级别：硕士
导师姓名：饶光辉;王江
授予年度：2020年
学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学]
摘 要：Nd-Fe-B永磁材料因其优异的磁性能广泛应用于航空航天,汽车,风力发电等领域。相图是材料设计的重要前提,利用稀土RE-Nd-Fe-B合金的相平衡关系可获得RE-Nd-Fe-B系永磁材料中特定合金的相组成、相结构和相转变等信息。本文针对高丰度稀土金属Ce对稀土Nd-Fe-B合金微观组织结构与磁性能的相互关系问题,采用实验测定与相图热力学计算相结合的方法,研究了稀土Nd-Ce-Fe-B合金的相平衡、凝固微观组织以及磁性能。主要内容如下:(1)在评估现有文献报道的Nd-Ce-Fe-B体系中相关二元系(Nd-B,Ce-B,Fe-B,Fe-Nd,Fe-Ce,Nd-Ce)以及三元系(Nd-Fe-B,Ce-Fe-B,Ce-Nd-Fe,Ce-Nd-B)的基础上,利用相图热力学计算(CALPHAD)方法,构建了稀土Nd-Ce-Fe-B体系相图热力学数据库,计算获得的相平衡关系与文献数据相一致。(2)根据上述相图热力学数据库,计算设计了部分Nd-Ce-Fe-B合金的样品成分,采用电弧熔炼制备了合金样品,利用电子探针(EPMA)、X射线衍射法(XRD)、差热分析法(DSC)等实验方法,测试表征了Nd-Ce-Fe-B合金的相组成、相转变及其凝固微观组织,结合Scheil凝固模型,计算模拟了合金样品的凝固路径,计算模拟结果与实验结果相吻合。(3)采用电弧熔炼和真空感应熔炼实验方法,制备了(NdCe)FeB,(Nd0.8Ce0.2)12Fe82B6,(Nd0.6Ce0.4)22Fe72B6,(Nd0.6Ce0.4)22Fe82B6,(Nd0.9Ce0.1)16Fe78B6,(NdCe)FeB合金速凝薄带样品。利用X射线衍射法(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等实验技术,测试了速凝薄带合金样品的相组成和磁性能。(4)系统地收集、整理和评估了稀土RE-B(RE=Dy,Lu)二元系的相图实验数据及热力学数据,在此基础上,利用CALPHAD方法,热力学优化计算了RE-B二元系相图,计算的相图和热力学性质与文献数据吻合较好。
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