Влияние зернограничного фазового перехода смачивания границ зерен на микроструктуру редкоземельных постоянных магнитов на основе сплавов системы Nd-Fe-B
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Содержание
Введение
1. Фазовые переходы "смачивания" границ зерен жидкой или твёрдой фазой
1.1 Фазовые переходы смачивания границ зерен жидкой фазой
1.2 Фазовые переходы "смачивания" границ зерен второй твердой фазой
1.3 Применение магнитов Nd-Fe-B
1.4 Характеристики магнитных сплавов системы Nd-Fe-B
1.5 Технология производства спеченных магнитов из сплавов системы Nd-Fe-B методами порошковой металлургии
1.5.1 Получение сплавов
1.5.2 Измельчение сплавов
1.5.3 Компактирование
1.5.4 Спекание
1.5.5 Термообработка
1.6 "ияние различных режимов термообработок на магнитные свойства образцов спеченных магнитов Nd-Fe-B
2. Методика исследования
2.1 Подбор образцов и режимов обработки
2.2 Металлографический анализ
2.3 Анализ микроструктур
2.4 Исследования образцов методом электронной микроскопии
2.4.1 Растровая электронная микроскопия
3. Результаты и обсуждение
Список использованных источников
Введение
Среди беiисленного множества современных металлических материалов особое место занимают магнитномягкие и магнитотвердые прецизионные сплавы. К магнитотвердым сплавам относятся материалы, имеющие высокую коэрцитивную силу, т.е. способные сохранять намагниченное состояние при воздействии больших отрицательных магнитных полей. Магнитотвердые материалы с высоким значением остаточной намагниченности находят беiисленные области применения в качестве постоянных магнитов - практически неиссякаемых источников статического магнитного поля. Помимо бытовых приборов, они применяются в изделиях электротехнической, радиоэлектронной, автомобильной, авиационной и многих других отраслей промышленности, науки и техники, медицины.
На сегодняшний день наилучшими магнитными свойствами обладают редкоземельные постоянные магниты на основе сплавов системы Nd-Fe-B, которые связывают со свойствами фазы Nd2Fe14B, обладающей наибольшей величиной магнитной энергии (BH) max достигающей около 520 кДж/м (56 МГсЭ). Поэтому соединение Nd2Fe14B является наиболее подходящим материалом для получения постоянных магнитов. Соединение Nd2Fe14B является одноосным ферромагнетиком с большим полем анизотропии (На = 7,2 МА/м) и имеет самую высокую намагниченность насыщения (4?Is = 1,59 Тл). Основным недостатком этого соединения является низкая температура Кюри, около 585 К (312 С).
В микроструктуре спеченных магнитов на основе интерметаллического соединения Nd2Fe14B могут присутствовать в небольших количествах фаза NdFe4B4 и немагнитная фаза, обогащенная неодимом (примерный состав Nd70Fe30), которые обычно располагаются по границам зерен основной фазы Nd2Fe14B.
1. Фазовые переходы "смачивания" границ зерен жидкой или твёрдой фазой
Проанализируем сначала фазовые переходы смачивания границ зерен жидкой фазой. Потом, на основе описанных явлений, рассмотрим фазовые переходы "смачивания" границ зерен второй твердой фазой.
1.1 Фазовые переходы смачивания границ зерен жидкой фазой
Зернограничные переходы смачивания происходят, в принципе, независимо от кристаллографических параметров границ зерен, но определяются главным образом составом образца и не наблюдаются в однокомпонентных образцах.
Лишь сравнительно недавно стало ясно, что переход от неполного (контактный угол q больше нуля) к полному (q равное нулю) смачиванию твердой подложки жидкостью представляет собой нормальный фазовый переход (фазовый переход смачивания). После того, как Кан теоретически предсказал возможность фазовых переходов смачивания [1], их изучение (главным образом это относится к твердым подложкам и смесям жидкостей) привлекало пристальное внимание как теоретиков, так и экспериментаторов [2-4]. Для жидкостей на поверхностях твердого тела был обнаружен, в частности, гистерезис, свойственный фазовым переходам I рода, и измерены значения скачка производной поверхностной энергии [5, 6]. Экспериментальных данных о явлениях смачивания на внутренних границах раздела в твердых телах (границах зерен и фаз) на данный момент собрано уже немало [7].
Их существенное различие состоит в том, что при смачивании внешней поверхности в равновесии находятся три фазы: твердая, жидкая и газообразная или твердая и две жидких. При смачивании границ зерен в контакте между собой только две фазы: жидкая и твердая, содержащая границу зерен, как показано на рисунке 1.
а) - Tc 0;
б) - Tc > Tw граница зерен смочена полностью. q = 0;
в) - схема температурных зависимостей 2sSL (T), sGB1 (T) и sGB2 (T). Они пересекаются между собой при температурах Tw1 и Tw2 зернограничного фазового перехода смачивания;
г) - схема температурных зависимостей контактного угла q, соответствующих кривым на рисунке 1. в.
Рисунок 1 - Бикристалл в контакте с жидкой фазой [8]
Поэтому величина контактного угла qGB в месте выхода границы зерен на поверхность раздела твердой и жидкой фаз определяется тоже только двумя значениями поверхностных энергий (энергией границы зерен sGB и энергией межфазной границы раздела твердой и жидкой фаз sSL), а не тремя, как в обычных экспериментах (см. рисунок 1. а). Энергию границ зерен sGB можно найти по зависимости
sGB = 2?sSL cos (qGB /2). (1)