Fe-Pt-Nd三元系合金相图及其磁性能研究

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本文采用X射线衍射,差热分析,扫描电镜,电子探针微区成分分析和磁性测量等方法测定了Fe-Pt-Nd三元系合金相图900℃和500℃等温截面,研究了Nd3Pt4化合物的热稳定性和NdPt化合物的多形性转变以及Fe60.5-xPt39.5Ndx合金的结构和磁性。Fe-Pt-Nd三元系合金相图900℃和500℃等温截面的研究结果表明:Fe-Pt-Nd三元系合金相图900℃等温截面(Nd≤70%)由13个单相区,23个两相区和11个三相区组成。13个单相区:α(α-Fe),β(γ-(Fe,Pt)),γ(FePt),δ(FePt3),ε(Pt),ζ(NdPt5),η(NdPt3),θ(NdPt2),ι(Nd3Pt4),κ(βNdPt),λ(Nd3Pt2),μ(Nd7Pt3),ν(Fe17Nd2)。23个两相区:α+β,β+γ,γ+δ,δ+ε,ε+ζ,ζ+η,η+θ,θ+ι,ι+κ,θ+κ,κ+λ,λ+μ,μ+ν,ν+α,ν+λ,α+λ,α+κ,α+θ,β+θ,γ+θ,γ+η,γ+ζ,δ+ζ。11个三相区:λ+μ+ν,α+ν+λ,α+κ+λ,α+θ+κ,θ+ι+κ,α+β+θ,β+γ+θ,γ+η+θ,γ+ζ+η,γ+δ+ζ,δ+ε+ζ。Fe-Pt-Nd三元系合金相图500℃等温截面由13个单相区,23个两相区和11个三相区组成。13个单相区:α(α-Fe),β(Fe3Pt),γ(FePt),δ(FePt3),ε(Pt),ζ(NdPt5),η(NdPt3),θ(NdPt2),ι(β-NdPt),κ(Nd3Pt2),λ(Nd7Pt3),μ(Nd),ν(Fe17Nd2)。23个两相区:α+β,β+γ,γ+δ,δ+ε,ε+ζ,ζ+η,η+θ,θ+ι,ι+κ,κ+λ,λ+μ,μ+ν,ν+α,ν+λ,ν+κ,α+κ,α+ι,α+θ,β+θ,γ+θ,γ+η,γ+ζ,δ+ζ。11个三相区:λ+μ+ν,λ+ν+κ,α+ν+κ,α+κ+ι,α+θ+ι,α+β+θ,β+γ+θ,γ+η+θ,γ+ζ+η,γ+δ+ζ,δ+ε+ζ。Nd3Pt4的热稳定性研究结果表明:具有Pu3Pd4结构的Nd3Pt4化合物在300℃和900℃能够稳定存在,但是在一定温度范围内(大约345℃~860℃),Nd3Pt4会发生共析分解反应(Nd3Pt4→NdPt+NdPt2),分解成其相邻的两相。这个共析分解反应是放热反应,其反应热要远远大于发生共析合成反应NdPt+NdPt2→Nd3Pt4的反应热。研究发现:在Nd42.9-xFexPt57.1和Nd42.9Pt57.1-xFex(x≤4)合金中,当Fe含量分别超过3 at.%Fe和2 at.%Fe时,Nd3Pt4相完全分解成βNdPt相和NdPt2相。并且随着Fe含量的增加,Nd3Pt4的低温共析分解温度向低温移动,导致Nd3Pt4的稳定性降低。X射线衍射,差热分析和M-T曲线测量证实:NdPt化合物的多形性转变(αNdPt (?)βNdPt)的温度大约在372℃,其中具有BCr结构的βNdPt化合物只在高温下才能生成,而具有BFe结构的αNdPt化合物只在低温下生成。对Fe60.5Pt39.5-xNdx(x≤1.5)合金的微结构,无序-有序相转变和磁性能的研究表明:添加稀土Nd后,导致Fe60.5Pt39.5合金晶格常数增大,晶粒细化,稳定FCC相结构。经过1350℃均匀化后淬火至室温的样品,其从无序相到有序相的相转变温度随着Nd含量的增加而升高,而从有序相到无序相的相转变温度随着Nd含量的增加而降低;Fe60.5-xPt39.5Ndx(x≤1.5)合金的矫顽力和剩磁比随着稀土含量和退火时间的增加而提高,当Nd含量增加到0.5 at.%,退火时间为5小时时达到最大值,然后
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