Nd_（60-x）Ce_xFe_（30）Al_（10）非晶合金的非晶形成能力、磁性和显微结构研究

作者：段伟^*

来源：硕士, 武汉理工大学, 2008-12-01.

• Nd-Fe-Al非晶合金
• 非晶形成能力
• 弹性模量
• Ce
• 磁性能

非晶态金属因其独特的物理性能、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能引起了人们广泛的关注和极大的兴趣。其中，Nd（Pr）-Fe基非晶合金体系因为其在科学上的意义和潜在的应用价值而倍受关注，人们已经在Nd（Pr）-A1-Fe、Nd（Pr）-A1-Fe-Co以及Nd（Pr）-A1-（Fe,Co）-B等合金体系中成功地获得了直径最高达到十几个毫米的大块金属玻璃。这些体系的非晶合金有着不同于一般金属玻璃的特性，即在热分析曲线上没有出现玻璃转变、室温下表现出无序态合金不应有的硬磁性等，这些奇异的特性使得Nd-Fe基合金成为非晶合金研究中的热点。另外，非晶态金属在过冷液相区范围内具有好的加工性能。Ce元素因其低的弹性模量（E=34 GPa，B=22 GPa,and G=14 GPa），带来了Ce基非晶极低的玻璃转变温度（Tg小于373 K）。所以我们将Ce元素添加到Nd-Fe-Al合金系中以期在保留该系合金硬磁性能的同时，获得低的Tg以及良好的低温加工性能。本文用铜辊甩带法制备出成分为Nd60-xCexFe30Al10（x=0，10，20，30，60）的合金条带样品。用X射线衍射仪（XRD）、示差扫描量热仪（DSC）、振动样品磁量计（VSM）分别测试条带样品的相组成、非晶形成能力和磁性能。XRD结果表明所制备的条带样品为非晶结构。DSC研究结果表明，当x=0，10时，样品未出现明显的玻璃转变，而当x=20，30，60时，玻璃转变温度Tg分别为369，366，365 K。在整个Ce取代Nd的过程中，样品的晶化温度(Tx1，Tx)也随着x的增加而减小。当x≥20时，样品非晶形成能力(△Tx=Tx1-Tg)随Ce含量增大而减小，其中当x=20时，△Tx有最大值90 K。VSM结果显示，样品的饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr和矫顽力Hc均随Ce含量增加而近似成线性减小，条带样品的铁磁性减弱，Ce60Fe30Al10呈现完全的室温顺磁性。对Nd60-xCexFe30Al10非晶条带样品在不同温度下退火的研究显示，该系非晶合金随着退火温度的升高，先后有稳定的富Nd六方相和未知亚稳相析出。其中，富Nd六方相的析出会带来高的硬磁性，在523 K退火时，x=20和x=0的样品的矫顽力Hc和剩磁Mr分别为115．64 Oe，3．499emu／g和333．28 Oe，6．915 emu／g。随着退火温度进一步升高（643 K），未知亚稳相的析出，条带的硬磁性有所减弱。因此，退火样品硬磁性的来源为富Nd六方相。当样品完全晶化后，则呈现顺磁性。