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稀土RE-co-cu(RE=sm,ce)合金的相平衡及磁性能研究

稀土RE-Co-Cu(RE=Sm,Ce)合金的相平衡及磁性能研究

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作者：代飞龙桂林电子科技大学

学位级别：硕士

自发现smco永磁材料后,通过合成、掺杂等多种方法对其磁性能进行了许多研究。目前,含cu的smco基永磁材料由于具有高的内禀矫顽力、高温度稳定性和良好的耐腐蚀性等优点成为研究的热点。为了综合利用稀土金属资源,添加稀土金属ce的sm-co... 详细信息

自发现smco永磁材料后,通过合成、掺杂等多种方法对其磁性能进行了许多研究。目前,含cu的smco基永磁材料由于具有高的内禀矫顽力、高温度稳定性和良好的耐腐蚀性等优点成为研究的热点。为了综合利用稀土金属资源,添加稀土金属ce的sm-co永磁材料受到了广泛关注。为理清稀土ce在sm-co永磁材料中的存在形式以及对其微观组织结构的影响,需要(sm-ce)-co基合金的相组成、相平衡及相稳定性等基础信息。本文采用实验测定和相图热力学计算研究了sm-co-cu、ce-co-cu三元体系的相平衡、相转变和凝固行为以及部分sm-co-cu合金快淬薄带的磁性能。主要内容如下:(1)采用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)测定了sm-co-cu三元体系相平衡。实验确定了10种二元化合物相,分别为smco、smco、smco、smco、smco、smco、smcu、smcu、smcu和smcu相。未发现三元金属间化合物。用EDS和点阵参数法测定了二元金属间化合物中第三元素的溶解度。根据实验结果和文献报道的信息,采用相图计算(CALPHAD)方法,热力学优化计算了sm-co-cu三元体系相平衡,获得了合理的sm-co-cu三元体系热力学参数。计算的等温截面和垂直截面与实验结果相一致。采用Scheil凝固模型,计算模拟了部分sm-co-cu合金的凝固路径,计算模拟结果与实验凝固组织相吻合。(2)采用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)测定了ce-co-cu三元体系的相平衡。实验确定了10种二元化合物相,分别为ce co、ce co、ceco、ceco、ce co、ceco、ce cu、ce cu、ce cu和ce cu相。未发现三元金属间化合物。根据实测结果和文献报道信息,采用CALPHAD方法,热力学优化计算了ce-cu二元体系和ce-co-cu三元体系相平衡,得到了合理的ce-cu二元体系和ce-co-cu三元体系热力学参数。计算结果与实验结果吻合较好。(3)通过实验研究了smcocu(x=0,2,4,6,8,10)铸态合金和快淬薄带的相组成、相结构和磁性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对合金和快淬薄带的相组成、相结构和显微组织进行了表征。随后通过相图热力学计算解释了合金中的相组成。用振动样品磁强计(Vsm)测定了smcocu快淬薄带的磁性能。结果表明,随着cu含量的增加,薄带的矫顽力(H)不断增加,而剩磁(B)则先增大后减小。对于cu含量x≤2的快淬薄带,通过973 K热处理能改善薄带中1:7相的结晶度以及内部组织结构,从而使得薄带的磁性能得到改善。而对于cu含量x≥2的快淬薄带,经过1123K和673K热处理后,薄带的磁性能得到显著的改善。

关键词： sm/ce-co-cu 相平衡相图计算凝固组织磁性能

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