Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nâng cao lực kháng từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B bằng cách thay thế Dy cho Nd

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là chế tạo được nam châm thiêu kết (Nd,Dy)-Fe-B bằng phương pháp luyện kim bột có lực kháng từ cao (Hc lớn hơn 10 kOe) đáp ứng được các yêu cầu ứng dụng trong các động cơ, máy phát điện. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nâng cao lực kháng từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B bằng cách thay thế Dy cho Nd

MỞ ĐẦU Ngày nay, ủa ó à a ó a a à à í ở … [1, 6]. Hai NCVC a -Co và Nd-Fe-B ó í max VLTC khác. Tuy nhiên, nam châm - ó à a a à ồ ờ à à ó a í M ủa ngành , ó a ồ óa à a a à à ầ nam châm Nd-Fe- à à a Đ à ầ nam châm -Fe-B. a ủa à a ầ a - - ó ở a ó à ó a - - ầ à a công [2]. í ủa a (Nd,Dy)-Fe-B a ở a R2Fe14B (R = … ở a à a ồ ờ hai nguyê à pha Nd2Fe14 ó a a 2Fe14B, Ms 6 a a Dy2Fe14B, Ms 7 ó pha Dy2Fe14B ó ờ , HA = 278 kOe, a a Nd2Fe14B, HA = 75 kOe ủa a a à a a ó 1
c a à í max …[6]. à í à ầ ủa a (Nd,Dy)-Fe-B a a à ầ ầ -Fe- ủ Đ và máy phát ầ a a ầ a O a à - 5 O -Fe-B. a ó 4 % í ờ a - - à ó í max ~ 30 - 35 M O à c O à a a í à ủa à í a à ầ ó a ữ à ủa là: “Nâng cao lực kháng từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B bằng cách thay thế Dy cho Nd”. Đối tƣợng nghiên cứu của luận án: a (Nd,Dy)-Fe-B. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn: C a (Nd,Dy)-Fe- pháp ó a (Hc > 10 kOe) ầ . Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn: ủa ó a a nam châm a Đồ ờ à a -Fe- ó a à a à 2
Phƣơng pháp nghiên cứu: à M : ầ é ờ é ẳ ủa a X. Tí ủa é tr ờ Nội dung nghiên cứu của luận văn: ở ủa a à í ủa a -Fe-B. Bố cục của luận văn: í ủa à 3 : à a a -Fe-B. C : à é à í ủa 3: à à ở ủa a à í ủa a -Fe-B. Kết quả chính của luận văn: -Đ ở ủa a à í ch ủa a -Fe-B. -Đ a -Fe- ó a c 3 O í ủ max 3 5M O ó a à í à Đ a à a à a 3
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NAM CH M THI U K T Nd-Fe-B 1.1. Lịch sử phát triển của vật liệu từ cứng. VLTC à à à ờ ờ Q ờ à Đ rung Hoa ữ 698 – 2599 (TCN) a a Đó à nam châm ó ắ à ắ - a í ầ é a à à à ầ ờ Nhà Chu (1046 - 771 TCN) và a à à ỷ 7 TCN. a a à à ủa các ôxit ắ Fe3O4. T à à a a a Đầ à ữ a a à ở Q a à TCN a ó 9 é à é fa ở à ầ ó max  1 MGOe [7]. ó à a à a ầ ó max a ó à a XX a max a ầ [8]. ầ a a A ở M a à 93 à à ó a A à à a óủ ờ Tuy nhiên, (BH)max M O a 956 A 9 ó max M O í ủa à à c bé (2kOe). Tuy nhiên do có 4
Curie cao (850o a a à a Hình 1.1. Sự phát triển của nam châm vĩnh cửu theo (BH)max ở nhiệt độ phòng trong thế kỷ XX [8]. à a f ở à a à ầ 5 f ó aO 6 2O3 và SrO.6Fe2O3. Tuy (BH)max ũ không cao (4 M O a à ó à à rẻ à [9]. à a à 3 % NCVC ủa à a à a ờ ủa E à ầ 4f à M à ầ 3 à ầ 3 à à a Curie (TC a à ầ 4f ó í c a ó 5 í g (BH)max lên  M O ở a ũ a à ở à a ầ ó à 967 5
ó 976 max 3 M O 2Co17 a a ũ C a ờ NCVC SmCo5 ỗ ờ à a ầ ở àZ í í a 2Co17 ờ ó Mỗ ó à ầ a 2Co17 a a a ở ó a 5 a ở à ghim v à [10]. a 2Co17 ó a ủa a - à í à a ủa à í aí a -Fe , à ó ữ ở à a ồ ỗ a à ầ a 3 à ầ a 2Fe14B. ầ a - - ở a ó à 984 a J J à ở a M M t c NCVC d a trên pha ba thành phần Nd2Fe14B theo công ngh ngu i nhanh có Br = 8 kG, Hc = 14 kOe, (BH)max = 14 MGOe [11]. Trong khi, nhóm Sawaga M. ở công ty Sumitomo (Nh t B n) b t o thành công NCVC có thành phần Nd15Fe77B8 Br = 12 kG, Hc = 12,6 kOe, (BH)max = 36 MGOe [11]. a à a ủa a - - a à a a a a ó à [12]. à ầ í ủa a - - à ó à ẻ à M 6
ủa Nd o ra d ng t tinh th l n cho v t li u % í ủa ở của v t li u. M t m ữa là vào 988, à a i Br = 10 kG, Hc = 3,5 kOe, (BH)max = 12 MGOe. a à a a a ồ a a 3 73% í - % í à a 2Fe14B (15% í ) [13]. a à ồ ữa a à a ở í a ó a a max trên 100 M O max ủa à ỡ MGOe. L a à 3 a châm Nd2Fe14 ờ à à à à ủa a a ó - Fe- í à ầ … [11]. óa à ở ủa a ũ ó ữ Đ à a ở à ờ ầ a ũ ầ ủa a này trong côn a 1.2) [7]. à a ủa ầ NCVC a 3 am châm Nd-Fe- (> 34%) Y ầ a à ó ó a à ó ó a ở ó í a í ng max ồ ờ ó à ờ ờ a 7
a) b) Hình 1.2. Đầu ra của nam châm vĩnh cửu trong 10 năm qua (a) và tỉ phần các loại nam châm vĩnh cửu năm 2010 (b) [11]. Hình 1.3. Một số lĩnh vực ứng dụng của nam châm vĩnh cửu Nd-Fe-B [14] 1.2. Cấu trúc và tính chất của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B -Fe-B a -Fe- à ó a a ó a í à ó ầ à a Nd2Fe14B ( ắ à a : 4: í à à a ó a à ở ó à a à Nd1+Fe4B4 ( a a à à ỗ ỗ à à ầ à a 8
4 à ủa a - - ó í à ủa a c ng Nd2Fe14B. Giữa : 4: à à í í ủa a à í ủa a c à à ủa Giàu Dd Hình 1.4. i c u tr c của nam châm thi u ết Nd-Fe-B [15]. a) Pha t cứng Nd2Fe14B Fe và t hi m t o thành h p ch t nh nguyên v i t bão hòa a é ủa ó nhi u nỗ l c vào ầu những n m 80 ủa à a tìm ki m m a à cu i cùng pha ba nguyên Nd2Fe14B c pha Nd2Fe14B òi h a óng. N á lâu, sắt có xu h ng tách riêng thành pha α-Fe. í à ủa Nd2Fe14 a à ồ ờ ở a ó à 984 à a [16]. Nd2Fe14 ó a 88 à ó a 3 P42 7 55 . 5 cho ở ủa 2Fe14 a4 68 í à f 9
6 í à j 1, Fe j2, Fe k1, Fe k2 í ẳ ởz àz a à 4 ở í Mỗ 6 ở í à 1 ầ ó a à ở và ẳ ở a a í a ủa à Z = 1/2 Z=0 a) b) Hình 1.5. u tr c tinh thể pha Nd2Fe14B (a), nguyên tử B và 6 nguy n tử Fe (vị trí e và 1) tạo thành hình lăng trụ đứng đáy tam giác (b)[16]. b) Pha bi n hạt giàu Nd ờ ầ a a a ó a a a a ó Đ a -Fe-B, p a à ủ ủa 2Fe14 a à ó a a í à à ở 10
ủa a -Fe-B ý ở à ủa a à ở à ắ trong hình 1.6) giúp cô l t t c ng và ng ng tác t giữa chúng. t, quá trình ot ó a t à a à ó ầ ầ ủa men ỗ à ầ tr ờ ao). a à à Hình 1.6. nh l p m ng pha giàu th ờ a a à Nd gi a các hạt [16]. óa [17, 18, 19]. 1.2.2. Tí -Fe-B a í ở a 6 2Fe14B. Pha Nd2Fe14 ó 49 J/m3 bão hòa  0Ms 6 à 37 6  B ờ A 5 à là TC = 585 K (321o Đ à a ó 3 ó à í óa a í ủa à ắ a à ủa í ủa a à … ở à ầ óa à a ó í ở ủa à ữa í a à í a ờ ở a à à í í ồ à ủa 11
ờ à í max… 1.3. Cơ chế lực kháng từ trong nam châm thiêu kết Nd-Fe-B Q óa ắ à 7 à à óa ó a ồ ờ a ở à ó ủa ắ ở: I = i ISVicosi = 0 (1.1) ó i à í i à ó ữa a s ủa à a) b) c) Hình 1.7. Quá trình t h a d i nh h ởng của t tr ng tăng dần a) M u hoàn toàn hử t b) H≠ 0 và nh các đ men gần h ng v i t tr ng ngoài nở ra ng ch ng v i t tr ng ngoài co lại c) H ≠ 0 và đủ l n vect t độ quay tr ng v i h ng của H. Khi H ≠ à  a a ó: I = ISi cosi Vi +  Vi (cosi ) (1.2) ầ ó ó à ở à 7 à a ở a ủa ủa ờ à à 7 à nh quay. 12
ở a ồ à ở à í ở ủa ở ủa ờ à ở r ng và ômen không thu n l i b thu h p, có l i v m t n ng. D a vào kh n ng d ch chuy n vách ômen ời ta a a a ch chính t o l c kháng t : c ầ a ầ -Nucleation) và c a a men-Pinning). Hai i ng cầ à ó à ờ ầm HN, c nh ngh a là giá tr của t ờ cv ng t hóa ban ầu) mà t i ó các mầm o t bắt ầu xu t hi n (hình 1.8) và HP là t ờng ủ làm d ch chuy n vách ô ng khi m t mầm ot c hình thành cùng v i m t vách ômen ng ng, vách ômen này không th d ch chuy n khi giá tr t ờng ngoài o chi a t quá HP. Hai c à a ủa a ầ ầ .C vách a à a à ờ a ồ ờ à à à ủa ó. Không có é ẻ à ó a a í a à ầ é a ồ : ờ óa a ầ ờ a a, à ó Tr c tiên, c ó a a ờng cong t óa a ầ ở t 9 Đ a ầ a vách à à a ầ ó 13
à à a ủa í D í Dsd. ờ D > Dsd ó a a a a ầ ủa à ờ 9 ở ó ờ ầ à à NMs (Ms à a à N là ủa à ầ ồ ở ữ í à Đ ờ à ờ P, à a ầ ủa à ờ 9 ờ ó, à ầ HN > HP à à HN < HP ữ D  Dsd à à à ồ Quá trình ủa a a à ờ à Hình 1.8. Minh h a quá trình t Hình 1.9. Đ ng t hoá ban đầu và h a hử t và vị trí tr ng tạo mầm đ ng t tr của nam châm loại mầm đ o HN [20]. t và nam châm loại ghim vách đ men [21]. 14
é ó à é ờ a a a óa a J J a à ờ ờ óa a ầ [5]. ầ ờ ờ óa ầ ó a à ờ óa ờ a ầ ủa a a ờ a a ỡ à ỡ à ó ẳ í ó a ó é à ầ é à é ờ óa a ầ à ờ không bão hòa à a a ữa a é a à í H a ầ h Block Hình 1.10. i c u tr c của mầm đ o t và ghim vách đ men. ác mầm đ o t c thể ở trong hạt ( ) ho c bi n hạt (B) và tâm h m vách ở vị trí [24]. Nh à ở ở í 15
ủa a à ở ở ủa ó ủa ầ à íA í thì ờ a ờ à ờ a ầ à nam châm ầ ầ a à à ó a à í a à ó í Quá trìn à ủa trên hình 1.11. Đ a ẳ ờ ờ í ẳ ủa à ờ à Mr2 M ờ à ờ à à ầ à Hình 1.11. ác đ ng cong m t ờ Đ a quá trình đ o t của v t liệu c c u tr c hác nhau [1]. a à à à a ờ à ữ ầ à óở Mr1  Ms ờ à ủa ờ à ó ủ HN Đ a ó ầ a ầ íA à 10 à 16
a ầ ó ủa ờ à ở ó í à ờ Đ ờ ờ A à ờ à HN a ó a à ó ủa í ó à ờ ờ à a ầ ờ é A ‟ 1.3.3. Lý y về lự g a ủa à ủa ờ à é a ở à ủa ờ à à à ờ à ờ A ồ w [10] a a ẳ à: 2K 1 Hc   NM s (1.3) 0Ms ó à í ủa ầ ủa 3 í à A, do N  1 và 0Ms  1 T nên s a à ó ó a A 20 - 3 % A. Đ a 2Fe14 ở ỗ à a ó õ à a ầ a à ủa ở à 17
ủa a à ó ở : J (T ) H c (T)  cHA (T)  n s (1.4) 0 ó A à ờ ; à à a à í - 5 à à ầ à a 8 - 1,7 ó a ờ ờ a à à ờ ầ ó c : 2K 1 J Hc  K  N eff s (1.5) Js 0 ó K ồ ủa í ở à ó í í ủa a à à ầ ũ ắ ầ  ẳ a a à eff à a é ó ủa C a 2Fe14  kh ủa -W fa à c a : B Hc  - Neff(4Ms) (1.6) M s ro ó ờ ầ a ầ ó í o à a à ờ ỗ ờ ro = 100 à Neff (1.6 ó í Hc  11 kOe cho nam châm Nd-Fe-B. 18
1.4. C ng nghệ chế t o nam châm thiêu kết Nd-Fe-B a 1.12, ủa ó 1. Hợp kim nấu nóng chảy 2. Nghiền th 3. Nghiền tinh 4. Định hƣ ng trong từ trƣ ng 5. p ng tĩnh 6. Thiêu kết, xử l nhiệt 7. Gia c ng cơ khí 8. Bọc l p bảo vệ 9. N p từ ản ph m Hình 1.12. ác c ng đoạn trong quy trình chế tạo nam châm thi u ết Nd-Fe-B các hình nh ế b n minh h a r h n các b cđ . 19
T 9 t nam châm là Nam châm thi c ch t o nhi u trong công nghi p và chi m tỷ phần cao nh a t hi i. a - - a ó a ầ a ầ : - ỷ ầ ủa a : 4: ủa a - í é 3-5 m. -Đ ủa a - 1.4.1. ạ ợp b ầ Côn -Fe- a ầ a í a cho a ủ ên lò ầ , ho ờ í A . Tuy ắ óa a ó a a ầ ủa 3 ầ à à xBy í a ồ a a ủa -Fe- à ủa xBy ữ a óí ắ óa a ỗ 3 a ầ a à ồ ủa ầ Q à ồ a . a à í ủa ó ầ ờ í à à à ầ à à à óa ủa ờ a ờ ầ a 77% ó a ó ắ óa à 4B4, pha giàu Nd. a à a í à a a 20