tutaj

Mikrostruktura i właściwości magnetyczne nanokrystalicznych taśm
Nd-Fe-B domieszkowanych Nb
Małgorzata Szwaja
Instytut Fizyki
Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej,
Politechnika Częstochowska
Abstrakt
Obecnie jedną z najczęściej stosowanych metod produkcji magnesów typu Nd-Fe-B
jest proces szybkiego chłodzenia na wirującym bębnie miedzianym (melt-spinning). W celu
uzyskania optymalnych właściwości magnetycznych duże znaczenie ma odpowiedni dobór
składu stopu wyjściowego, a także odpowiednia obróbka cieplna. Aktualnie, dużym
zainteresowaniem cieszą się szybko zestalone nanokrystaliczne stopy produkowane w postaci
amorficznych prętów, rurek lub płytek Nd-Fe-B i Pr-Fe-B domieszkowane Nb, o dużej
zawartości boru. W ostatnich latach pojawiły się ciekawe wyniki badań magnesów
wytwarzanych ze stopów bazowych Nd-Fe-B domieszkowanych 4 % at. Nb. Wykazano
także, że duża zawartość B wpływa na zdolność zeszklenia stopów. Dodatek Nb ma znaczący
wpływ na zdolność formowania szkieł metalicznych, ale również na ograniczenie wzrostu
ziaren nanokrystalicznych powstałych podczas obróbki cieplnej. Ważnym czynnikiem
w kształtowaniu mikrostruktury i właściwości magnetycznych jest także proces wygrzewania.
Z kolei na podstawie przebiegu procesu przemagnesowania określane są podstawowe
właściwości magnetyczne magnesów. Z tego powodu istotne jest określenie wpływu dodatku
Nb i warunków obróbki cielnej na skład fazowy, właściwości magnetyczne oraz proces
przemagnesowania taśm otrzymywanych ze stopów (Nd10Fe67B23)100-xNbx (gdzie x=1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8, 9), co jest głównym celem pracy.
Na podstawie dotychczas przeprowadzonych badań autorka stwierdziła, że badane
taśmy (Nd10Fe67B23)100-xNbx o zawartości niobu x = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 % at. są amorficzne
bądź częściowo amorficzne po wytworzeniu w zależności od składu chemicznego
i charakteryzują się właściwościami miękkimi magnetycznie. Zwiększenie liniowej prędkości
koła (szybkości chłodzenia) w procesie melt-spinning spowodowało zmniejszenie grubości
otrzymanych taśm. Wraz ze wzrostem grubości taśmy obserwowany jest niewielki przyrost
polaryzacji nasycenia Js. Wzrost zawartości Nb skutkuje obniżeniem wartości polaryzacji
nasycenia Js. Prowadzona obróbka cieplna taśm prowadzi do rozrostu ziaren faz
krystalicznych: magnetycznie twardej Nd2Fe14B, paramagnetycznej Nd1+εFe4B4 metastabilnej,
oraz miękkiej magnetycznie Nd2Fe23B3. Dodatkowo w taśmach stopów zawierających 4 i 5%
at. Nb wygrzewanych powyżej 1063K przez 5 min obserwuje się krystalizację fazy
magnetycznie miękkiej α-Fe. Przeprowadzone badania mikrostrukturalne wykazały, że wraz
ze wzrostem temperatury wygrzewania obserwuje się ujednorodnienie mikrostruktury
badanych materiałów. Na podstawie przeprowadzonych badań magnetycznych zauważono, że
dodatek Nb ma wpływ na właściwości magnetyczne badanych materiałów: wraz ze wzrostem
zawartości Nb wzrasta koercja JHc badanych taśm oraz wzrasta wartość maksymalnej gęstości
energii magnetycznej (BH)max. Niewątpliwie temperatura wygrzewania ma także istotny
wpływ na właściwości magnetyczne badanych taśm: wraz ze wzrostem temperatury
wygrzewania obserwuje się wzrost remanencji polaryzacji Jr, koercji JHc oraz maksymalnej
gęstości energii magnetycznej (BH)max. Najkorzystniejszymi temperaturami wygrzewania są
temperatury z zakresu 1023-1043K.