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第1章 绪论1

1.1 磁学研究的发展1

1.2 永磁材料的研究概况2

1.2.1 永磁材料2

1.2.2 双相纳米永磁材料7

1.2.3 永磁材料的应用8

1.2.4 永磁材料的发展趋势9

1.3 Sm2Fe17Ny型稀土永磁材料的研究进展9

1.3.1 R2Fe17化合物晶体结构9

1.3.2 填隙元素和氮化气氛的影响11

1.3.3 替代元素的影响12

1.3.4 Sm2Fe17Ny磁粉的制备方法13

1.3.5 Sm2Fe17Ny/α-Fe双相纳米磁粉的制备方法16

1.3.6 黏结磁体的制备16

1.4 其他Sm-Fe基化合物17

1.4.1 ThMn12型17

1.4.2 R3（Fe，M）29型18

1.4.3 SmFe7型19

1.4.4 SmTiFe10型（1:11型）19

1.4.5 SmFe5型（1:5型）20

1.4.6 SmFe2与SmFe320

1.4.7 Sm10Fe90型20

1.4.8 Sm6Fe23型20

1.5 磁化理论模型与双相纳米晶界面弹性交换作用的提出20

1.6 纳米复合稀土永磁材料21

1.6.1 纳米复合稀土永磁材料的交换耦合作用21

1.6.2 双相纳米晶交换耦合相互作用的理论模型21

1.6.3 国内外纳米复合稀土永磁专利进展24

1.7 目前Sm-Fe基氮化物及双相纳米磁性材料研究中存在的问题27

1.8 本书的研究内容30

第2章 试验方法32

2.1 原材料的选用32

2.2 试验过程32

2.3 试验所用的主要制备设备33

2.4 试验所用的检测与分析设备34

第3章 钐铁母合金的熔炼35

3.1 Sm-Fe二元合金的相图与结晶35

3.1.1 Sm-Fe二元合金相图35

3.1.2 Sm2Fe17合金的平衡结晶36

3.1.3 Sm2Fe17合金的非平衡结晶36

3.2 Sm-Fe二元合金的热力学分析37

3.2.1 热力学模型及计算37

3.2.2 热力学分析37

3.3 Sm-Fe二元合金的感应电炉熔炼37

3.3.1 感应电炉熔炼操作38

3.3.2 真空度对感应电炉熔炼Sm-Fe母合金组织及物相的影响38

3.3.3 感应电炉熔炼Sm-Fe母合金设备的匹配问题41

3.3.4 加钐方式对感应电炉熔炼Sm-Fe母合金组织及物相的影响41

3.3.5 加入保护气体压力的影响42

3.4 Sm-Fe二元合金的真空电弧炉熔炼43

3.4.1 真空电弧炉的特点43

3.4.2 真空电弧炉熔炼Sm-Fe（M）合金43

3.5 本章小结45

第4章 Sm-Fe基合金的X射线测试与分析方法46

4.1 稀土Sm2Fe17型永磁材料X射线无标定量相分析46

4.1.1 引言46

4.1.2 试样的制备及试验方法47

4.1.3 方法原理47

4.1.4 计算步骤与程序49

4.1.5 试验结果与分析51

4.2 稀土Sm2Fe17型永磁材料晶格常数的精确测定52

4.3 稀土Sm2Fe17型永磁材料晶粒尺寸的测定52

4.4 本章小结53

第5章 Sm2Fe17型合金及其氮化物的研究54

5.1 引言54

5.2 添加不同钐含量的Sm2Fe17型合金的铸态和退火态组织与物相研究54

5.2.1 铸态组织观察与物相分析54

5.2.2 铸态组织退火时间的研究56

5.2.3 退火态合金组织57

5.2.4 退火前后XRD分析58

5.3 退火后合金的破碎60

5.4 Sm-Fe合金粉末在封闭气氛中氮化的研究61

5.4.1 引言61

5.4.2 氮化热力学61

5.4.3 粉末粒度对氮化后氮含量的影响62

5.4.4 不同氮化时间对物相的影响65

5.4.5 Sm2Fe17型合金的热分析71

5.4.6 氮化后粉末的自然时效处理73

5.4.7 氮化粉末的形貌73

5.4.8 Sm2 Fe17型合金的氮化机制74

5.4.9 不同钐含量合金的磁性能78

5.5 黏结磁体的制备及磁性能82

5.5.1 黏结剂的选择82

5.5.2 黏结磁体的形貌83

5.5.3 磁粉取向压结后的物相结构84

5.5.4 黏结磁体的强度85

5.5.5 在封闭气氛中氮化后的黏结磁体的磁性能85

5.6 Sm-Fe合金粉末在流动氮气氛中的氮化87

5.6.1 试验条件87

5.6.2 氮化后粉末的XRD分析87

5.6.3 流动氮气中氮化机制91

5.6.4 流动氮气中氮化后的磁性能91

5.6.5 使用流通氮气氮化存在的问题92

5.7 关于SmFe7相、XRD谱及磁性能测试的问题92

5.7.1 Sm2Fe17相与SmFe7相92

5.7.2 关于X射线衍射仪测试中的问题93

5.7.3 磁性能测试中的问题94

5.8 本章小结96

第6章 Sm2Fe17-xTix合金及其氮化物的研究98

6.1 引言98

6.2 Sm-Fe-Ti合金铸态与退火态组织形貌和物相分析99

6.2.1 Sm-Fe-Ti三元相图99

6.2.2 铸态与退火态的BSE汇像100

6.2.3 退火前后物相变化103

6.2.4 退火合金物相组成对比108

6.3 Sm2Fe17-xTix合金在封闭氮气氛中氮化的研究110

6.3.1 引言110

6.3.2 不同粒度粉末氮含量的对比111

6.3.3 不同氮化时间对物相的影响115

6.3.4 Sm2Fe17-xTixNy合金的热分析122

6.3.5 Sm2Fe17-xTixNy氮化合金粉末的形貌124

6.3.6 Sm2Fe17-xTix合金氮化机制125

6.3.7 Sm2Fe17-xNy氮化合金的磁性能125

6.3.8 Sm2Fe17-xTixNy黏结磁体的磁性能128

6.4 Sm2Fe17-xTix合金在流动氮气氛中的氮化131

6.4.1 试验条件131

6.4.2 退火后合金的BSE像131

6.4.3 退火后合金XRD131

6.4.4 氮化后粉末的物相分析133

6.4.5 流动氮气氛中氮化机制138

6.4.6 氮化后的磁性能138

6.5 本章小结139

第7章 Sm2 Fe17-xNbx合金及其氮化物的研究142

7.1 引言142

7.2 Sm-Fe-Nb合金铸态与退火态组织形貌和物相结构分析142

7.2.1 铸态与退火态合金组织形貌和物相142

7.2.2 铸态与退火态物相变化145

7.2.3 退火态合金的物相构成147

7.3 Sm-Fe-Nb合金在封闭氮气氛中的氮化149

7.3.1 试验条件149

7.3.2 不同粒度粉末氮含量的对比149

7.3.3 氮化后物相分析152

7.3.4 合金的热分析157

7.3.5 Sm2Fe17-xNbxNy粉末的形貌159

7.3.6 Sm2Fe17-xNbxNy粉末的磁性能159

7.3.7 Sm2Fe17-xNbxNy树脂黏结磁体的磁性能162

7.4 本章小结163

第8章 经HDDR处理的Sm2 Fe17型合金及其氮化物的研究165

8.1 引言165

8.1.1 前言165

8.1.2 试验方法166

8.2 Sm-H与Fe-H相图166

8.3 Sm12.8Fe87.2合金HD与HDDR工艺研究167

8.3.1 不同温度氢气处理后XRD分析167

8.3.2 抽真空、粉末粒度及循环次数对HDDR效果的影响170

8.3.3 不同HDDR处理工艺对磁性能的影响173

8.4 经HDDR处理的不同钐补偿含量Sm2 Fe17型合金及其氮化物的研究174

8.4.1 引言174

8.4.2 HDDR循环次数的影响174

8.4.3 HDDR处理后的颗粒形貌177

8.4.4 氮化后的物相变化178

8.4.5 粉末粒度对氮化后氮含量的影响180

8.4.6 氮化后粉末形貌182

8.4.7 热分析183

8.4.8 氮化机制184

8.4.9 粉末的磁性能184

8.4.10 各向异性环氧树脂黏结磁体的磁性能187

8.5 本章小结189

第9章 经HDDR处理的Sm2Fe17-xTix合金及其氮化物的研究191

9.1 HDDR循环次数的影响191

9.1.1 Sm2Fe16.5 Ti0.5合金HDDR191

9.1.2 Sm2Fe16 Ti1合金HDR191

9.1.3 Sm2Ee15Ti2合金HDDR193

9.1.4 Sm2Fe14Ti3合金HDDR194

9.2 HDDR处理后合金粉末的形貌195

9.3 氮化后物相变化197

9.3.1 Sm2Fe16.5 Ti0.5的氮化XRD197

9.3.2 Sm2Fe16 Ti1的氮化XRD198

9.3.3 Sm2Fe15Ti2的氮化XRD199

9.3.4 Sm2Fe14Ti3合金与Sm2Fe13Ti4合金的氮化XRD200

9.4 粉末粒度对氮化后氮含量的影响202

9.5 氮化后粉末的形貌203

9.6 氮化后粉末的热分析204

9.7 氮化机制205

9.8 氮化粉末的磁性能205

9.9 Sm2Fe17-xTixNy各向异性黏结磁体的磁性能208

9.10 本章小结209

第10章 经HDDR处理的Sm2Fe17-xNbx合金及其氮化物的研究211

10.1 HDDR循环次数的影响211

10.1.1 Sm2Fe16.5 Nb0.5合金HDDR211

10.1.2 Sm2Fe16Nb1合金HDDR211

10.1.3 Sm2Fe15Nb2合金HDDR213

10.1.4 Sm2Fe14Nb3合金HDDR213

10.1.5 HDDR过程中的中间产物分析215

10.2 HDDR处理后合金粉末的形貌216

10.3 氮化后物相变化217

10.3.1 Sm2Fe16. Nb0.5的氮化XRD217

10.3.2 Sm2Fe16Nb1的氮化XRD218

10.3.3 Sm2Fe15Nb2的氮化XRD219

10.3.4 Sm2Fe14Nb3合金与Sm2Fe13Nb4合金的氮化XRD220

10.4 粉末粒度对氮化后氮含量的影响222

10.5 氮化后粉末的形貌223

10.6 氮化后粉末的热分析224

10.7 氮化机制225

10.8 氮化粉末的磁性能225

10.9 各向异性黏结磁体的磁性能227

10.10 本章小结228

第11章 球磨、盘磨及机械研磨对比研究230

11.1 Sm2Fe17型化合物高能球磨效果的研究230

11.1.1 引言230

11.1.2 试验条件230

11.1.3 先球磨再氮化的粉末形貌230

11.1.4 先氮化再球磨的粉末形貌231

11.1.5 先球磨再氮化粉末的物相结构232

11.1.6 先氮化再球磨的组织结构235

11.1.7 磁性能237

11.2 手研磨效果的研究238

11.3 盘磨的研究238

11.4 HDDR处理的Sm2 Fe16 Ti1Ny化合物高能球磨及研磨效果的研究239

11.4.1 引言239

11.4.2 试验239

11.4.3 高能球磨后的粉末形貌240

11.4.4 氮化物球磨后的物相结构241

11.4.5 磁性能241

11.5 本章小结242

第12章 透射电镜观察与微结构分析243

12.1 黏结试样的形貌243

12.2 未经HDDR处理Sm-Fe-N粉末的观察244

12.3 经HDDR处理Sm-Fe（M）-N（M=Ti，Nb）黏结磁体的观察245

12.3.1 Sm-Fe-N磁体245

12.3.2 Sm-Fe-Nb-N磁体245

12.3.3 Sm-Fe-Ti-N磁体247

12.4 本章小结250

第13章 Sm3（Fe，Ti）29/α-Fe母合金Sm-Fe-Ti铸锭的熔炼与处理251

13.1 引言251

13.2 试验材料、设备及工艺254

13.2.1 试验材料及设备254

13.2.2 试验工艺254

13.3 Sm-Fe-Ti合金的熔炼258

13.3.1 Sm-Fe-Ti合金的熔炼工艺258

13.3.2 Sm-Fe-Ti合金的反应258

13.3.3 Sm-Fe-Ti铸态合金组织及物相259

13.4 Sm-Fe-Ti合金铸锭的均匀化退火260

13.5 本章小结262

第14章 Sm3（Fe，Ti）29/α-Fe双相纳米磁性材料制备、组织与性能264

14.1 引言264

14.2 Sm-Fe-Ti合金的快淬处理265

14.2.1 熔体快淬后组织及物相分析265

14.2.2 熔体快淬薄带的晶化处理266

14.3 快淬薄带的氮化处理、氮化组织与物相分析272

14.4 不同状态下Sm-Fe-Ti快淬薄带的磁性能测试与分析280

14.4.1 影响材料磁性能的主要因素280

14.4.2 晶化温度对磁性能的影响281

14.4.3 氮化温度对磁性能的影响284

14.4.4 测试温度对磁性能的影响284

14.5 Sm3（Fe，Ti）29/α-Fe的透射电镜观察与微结构分析285

14.5.1 材料的透射电镜样品的制备特点285

14.5.2 粉末样品的透射电镜观察与分析286

14.5.3 薄带样品的透射电镜观察与分析287

14.6 本章小结290

第15章 Nd2Fe14B/FeCo原位双相纳米磁性材料制备工艺292

15.1 试验原料292

15.2 试验工艺及过程292

15.2.1 成分设计原则与配料292

15.2.2 母合金的熔炼293

15.2.3 熔体快淬293

15.2.4 均匀化退火294

15.2.5 球磨制粉294

15.3 试验所用主要设备295

15.3.1 制备设备295

15.3.2 分析设备295

第16章 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金微结构及磁性能的研究296

16.1 引言296

16.2 试样制备及试验方法297

16.3 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金铸态组织及物相分析297

16.3.1 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3.0，5.0）铸态组织的XRD分析297

16.3.2 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3.0，5.0）铸态组织的形貌分析298

16.4 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金快淬薄带组织及物相分析300

16.4.1 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）快淬组织的XRD分析300

16.4.2 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）快淬组织的扫描电镜分析301

16.5 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金晶化退火组织及磁性能分析302

16.5.1 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金晶化退火组织相组成分析302

16.5.2 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金晶化退火态的磁性能303

16.6 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金球磨组织及磁性能分析304

16.6.1 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金球磨组织相组成分析304

16.6.2 Nd10Fe84-xB6Cox（x=0，3，5）合金球磨组织的磁性能分析305

16.7 本章小结307

第17章 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金微结构及磁性能的研究308

17.1 引言308

17.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金铸态组织分析308

17.2.1 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金铸态XRD分析308

17.2.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金铸态SEM分析309

17.3 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金快淬组织及磁性能分析311

17.3.1 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金快淬组织XRD分析311

17.3.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金快淬薄带磁性能分析312

17.4 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金退火组织及磁性能分析314

17.4.1 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金退火组织XRD分析314

17.4.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金退火组织SEM分析314

17.4.3 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金退火磁性能分析315

17.5 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金球磨组织及磁性能分析316

17.5.1 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Crx合金球磨粉末组织形貌316

17.5.2 Nd11.3 Fe80-xB5 2Co3.5 Crx合金球磨粉末磁性能317

17.6 本章小结318

第18章 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金的微结构与磁性能的研究320

18.1 引言320

18.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金快淬组织的XRD分析321

18.3 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金退火组织及磁性能分析322

18.3.1 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金退火组织XRD分析322

18.3.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金退火组织的SEM分析323

18.3.3 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金退火磁性能分析323

18.4 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金球磨组织及磁性能分析325

18.4.1 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金球磨粉末XRD分析325

18.4.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Alx合金球磨粉末磁性能326

18.5 本章小结327

第19章 Nd2（Fe，Co）14B/Fe7Co3原位自生双相纳米磁性材料的微结构及磁性能的研究329

19.1 引言329

19.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Zrx合金快淬薄带磁性能分析329

19.3 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Zrx合金退火组织及磁性能分析331

19.3.1 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Zrx合金薄带退火组织XRD分析331

19.3.2 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Zrx合金薄带退火组织SEM分析331

19.3.3 Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Zrx合金薄带退火磁性能分析332

19.4 退火时间对Nd11.3 Fe80-xB5.2 Co3.5 Zrx合金薄带磁性能的影响334

19.5 本章小结337

第20章 快淬速度对Nd10Fe81Co3B6薄带微结构及磁性能的影响338

20.1 引言338

20.2 不同快淬速度对Nd10Fe81Co3 B6薄带微观组织的影响339

20.3 不同淬速Nd10Fe81Co3 B6淬态薄带的热分析340

20.4 不同淬速Nd10Fe81Co3B6薄带磁性能分析341

20.5 不同淬速Nd10Fe81Co3B6快淬薄带晶化后的结构特征342

20.6 不同淬速对Nd10Fe81Co3B6快淬薄带磁性能的影响344

20.7 本章小结345

参考文献347