تأثیر عملیات حرارتی بر خواص مغناطیسی ترکیب بین‌فلزی Nd2Fe14B حاصل از فرایند ذوب‌ریسی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر بهینه‌سازی شرایط عملیات حرارتی در ترکیب بین‌فلزی مغناطیسی Nd2Fe14B حاصل از فرایند ذوب‌ریسی است. بر این اساس، ابتدا پیش‌ماده مورد نظر به‌روش مذاب ریسی و با سرعت دیسک مبرد 40 متر بر ثانیه تهیه شد. سپس محصول تولیدی در محدوده دمایی 500 تا 700 درجه سانتی‌گراد به‌مدت یک تا هشت ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. ارزیابی‌های ساختاری و مغناطیسی توسط پراش‌سنجی پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مغناطومتر ارتعاشی (VSM) انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که ساختار نوارهای مذاب‌ریسی شده، متشکل از رسوبات آهن- آلفا و Nd2Fe14B در زمینه‌ فاز آمورف است. مقدار میدان وادرندگی و مغناطش اشباع نمونه‌ مورد بحث در حدود kOe 0/14 و emu/g120 برآورد شد. با انجام عملیات حرارتی و به‌دنبال آن تبلور فاز آمورف، به‌تدریج از درصد فاز آهن- آلفا کاسته شده و ساختار تک‌فازی از ترکیب بین‌فلزی مغناطیسی  Nd2Fe14B حاصل می‌آید. بهینه شرایط عملیات حرارتی در این نمونه دمای 600 درجه‌ سانتی‌گراد و زمان شش ساعت تشخیص داده شد که در آن میدان وادارندگی مغناطیسی به بیش از kOe9 می‌رسد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

THE EFFECT OF ANNEALING ON MAGNETIC PROPERTIES OF MELT SPUN ND2FE14B INTERMETALLIC ALLOY

نویسندگان [English]

  • S. Sarafrazian
  • M. Tavoosi
  • A. Ghasemi
Department of Materials Engineering, MalekAshtar University of Technology, Iran
چکیده [English]

The aim of this study was optimization of the annealing process in melt spun Nd2Fe14B intermetallic magnetic alloy. In this regard, the melt spinning process was done at wheel speed of 40 m.s-1. In order to achieving the desired microstructure, the as-spun ribbons were subsequently annealed at temperature range of 500 to 700 ºC for different periods of time. Structural and magnetic characterization of produced samples were performed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and vibrating sample magnetometer (VSM). The results showed that the structure of as-spun ribbons at wheel speed of 40m.s-1 was composed of Fe-α, Nd2Fe14B and amorphous phases with the coercivity and saturation of magnetization in the range of 0.14 kOe and 120 emu/g, respectively. By annealing the produced ribbons and crystallization of the amorphous phase, the percentage of Fe-α and Nd2Fe14B was decreased and increased, respectively. The optimum annealing conditions for achieving the highest value of coercivity (about 9.2 kOe) was 600°C for 6h.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanomagnet
  • melt spinning
  • annealing
  • Intermetallic

مراجع

1. Croat, J. J., Herbst, J. F., Lee, R. W., and Pinkerton, F. E., “High Energy Product NdFeB Permanent Magnets”, Applied Physics Letters, Vol. 44, pp. 148-149, 1984.
2. Sagawa, M., Fujimura, S., Togawa, N., Yamamoto, H., and Matsuura, Y., “New Material for Permanent Magnets on a Base of Nd and Fe”, Journal of Applied Physics,Vol. 55, pp. 2083-2087, 1984.
3. O'Handley, R. C., Modern Magnetic Materials: Principles and Applications, John Wiley and Sons, Inc, USA, 2000.
4. Luo, C, Qiu, X, Wang, H, and Xing, F, “Improved Microstructure and Mechanical Properties for Sintered NdFeB Permanent Magnet/Steel Soldered Joints by Nd Addition”, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 64, pp. 323-332, 2021.
5. Liu, Z. W., Liu, Y., Deheri, P. K., Ramanujan, R. V., and Davies, H. A., “Improving Permanent Magnetic Properties of Rapidly Solidified Nanophase RE-TM-B Alloys by Compositional Modification”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 321, pp. 2290-2295, 2009.
6. Liu, Z. W., and Davies, H. A., “The Practical Limits for Enhancing Magnetic Property Combinations for Bulk Nanocrystalline NdFeB Alloys Through Pr, Co and Dy Substitutions”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 313, pp. 337-341, 2007.
7. Sepehri, D. P. H., Hayashi, M., Ohkubo, T., Hioki, K., Hattori, A., and Hono, K., “Coercivity Enhancement of Rapidly Solidified Nd-Fe-B Magnet Powders”, Scripta Materialia, Vol. 68, pp. 167-170, 2012.
8. Vasilyev, V. V. E., “Microstructure and Properties of Nd–Fe–B Powders by Gas Atomization”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 267, pp. 267-273, 2003.
9. Chen, D. M. Z., and Herchenroeder, J., “High Performance Nanocrystalline Nd-Fe-B Fine Powders Prepared by Melt Spinning”, Journal of applied physics,Vol. 107, p. 09A730, 2010.
10. Li Jun, L. Y., Jing, G., Xiaoxi, Z., and Yilong, M., “Microstructure and Magnetic Properties of Bulk Nd2Fe14 B/α–Fe Nano-Composite Prepared by Chemical Vapor Deposition”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials,Vol. 328, pp 1-6, 2013.
11. Luo, S., Lu, Y., Zou, Y., Zhong, S., Wu, Y., and Yang, M., “Effect of Low Melting Point Powder Doping on the Properties and Microstructure of Sintered NdFeB Magnets”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 523, pp. 167620, 2021.
12. Schultz, L., Wecker, J., and Hellstern, E., “Formation and Properties of NdFeB Prepared by Mechanical Alloying and Solid State Reaction”, Journal of Applied Physics, Vol. 61, pp. 3583-3585, 1987.
13. Luo, Y., “Development of NdFeB Magnet Industry in New Century”, Journal of Iron and Steel Research, Vol. 13, pp. 1-11, 2006.
14. O'Handley, R. C., “Magnetic and Electronic Properties of Rapidly Quenched Materials”, Springer, USA, 1998.
15. Hirosawa, S., Kanekiyo, H., Shigemoto, Y., Murakami, K., Miyoshi, T., Shioya, Y., “Solidification and Crystallization Behaviors of Fe3B/Nd2Fe14B-Based Nanocomposite Permanent-Magnet Alloys and Influence of Micro-Alloyed Cu, Nb and Zr”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 239, pp. 424-429, 2002.
16. Men, K., Li, K., Luo, Y., Yu, D., Zhang, K., Jin, J., and Mao, Y., “The Crystallization Behavior of As-quenched Nd9Fe85Nb0.5B5.5 Alloys”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 635, pp. 61-65, 2015.
17. Cullity, C. D., Introduction to Magnetic Materials, 2nd Edition ed., JohnWilley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009.
18. Shukla, S., Banas, A., and Ramanujan, R. V., “Atomistic Mechanism of Cyclic Phase Transitions in Nd-Fe-B Based Intermetallics”, Intermatalic, Vol. 19, pp. 1265-1273, 2011.
19. Betancourt, I., and Davies, H. A., “Exchange Coupled Nanocomposite Hard Magnetic Alloys”, Materials Perspective, Vol. 26, pp. 5-19, 2010.
20. Chen, H., Yang, X., Sun, L., Yu, P., Zhang, X., and Luo, L., “Effects of Ag on the Magnetic and Mechanical Properties of Sintered NdFeB Permanent Magnets”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 485, pp. 49-53, 2019.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 40، شماره 2
شهریور 1400
صفحه 31-45

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی