稀土Pr/Ce-Fe-B合金的相平衡实验测定与磁性能研究

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稀土永磁材料是以稀土元素与过渡族元素所形成的金属间化合物为基体的磁性能材料。现已广泛应用的稀土Nd-Fe-B永磁材料因资源危机问题限制了其应用。价格便宜、储量丰富的La、Ce、Y等高丰度稀土金属在稀土Nd-Fe-B永磁材料中的应用成为了研究热点。为弄清Ce、La、Y、Pr在稀土Nd-Fe-B永磁材料中的存在形式和成相规律,稀土RE-Fe-B合金的相平衡是关键的基础信息。本文采用扩散偶方法结合关键合金实验对稀土Pr/Ce-Fe-B合金的相平衡相关系、凝固组织、相转变以及快淬薄带磁性能等方面进行了以下研究:(1)采用扩散偶和关键合金实验方法,利用电子探针显微分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试表征了在873 K退火热处理960小时后的Pr/Ce-Fe-B扩散偶样品以及在873 K下热处理2400小时后的Pr-Fe-B、Ce-Fe-B合金样品,获得了873 K下Pr-Fe-B和Ce-Fe-B合金的相平衡关系。确定了Ce2Fe14B、Ce1.1Fe4B4、Ce5Fe2B6、Pr2Fe14B、Pr1.1Fe4B4、Pr5Fe2B6等三元化合物在873 K下稳定存在,并证实了上述化合物的空间群与结构类型。(2)采用电弧熔炼方法,制备了Ce11Fe82B7、Pr5Fe75B15、Pr18Fe75B7合金样品,利用电子探针显微分析仪、X-射线衍射仪、热分析仪等表征分析了铸态合金的显微组织形貌、相组成、相成分以及相转变温度。实验研究了冷却速率对Ce11Fe82B7合金凝固组织的影响,基于Scheil模型,计算模拟了合金的凝固过程。实验结果与计算模拟结果相一致。(3)采用电弧熔炼和高频真空感应熔炼快淬方法,制备了不同冷却速率下Nd13.4Fe79.9B6.7、(Nd0.9Ce0.1)13.4Fe79.9B6.7、(Nd0.9Pr0.1)13.4Fe79.9B6.7合金快淬薄带样品。利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计等测试表征了合金快淬薄带的相组成、微观形貌以及磁性能。实验结果表明:在26 m/s冷却速率下Nd13.4Fe79.9B6.7、(Nd0.9Ce0.1)13.4Fe79.9B6.7合金快淬薄带样品的磁性能最佳,(Nd0.9Pr0.1)13.4Fe79.9B6.7合金快淬薄带样品的磁性能随冷却速率的提升而增加。
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