Optimalizace mikrostruktury permanentního magnetu na bázi Nd-Fe-B s nízkým obsahem KVZ aplikací sloučeniny Tb3Co0.6Cu0.4Hx

Slavka Čubanová

Diplomová práce

Optimizing the microstructure of low-REM Nd-Fe-B sintered magnet using Tb3Co0.6Cu0.4Hx addition

Anotace:

Optimalizace mikrostruktury permanentních magnetů na bázi Nd-Fe-B, připravených za použití metody strip casting, byla provedena s cílem zvýšení jejich koercivity Hc. Matriční slitina s chemickým složením (hm.%) 24,0 % Nd, 6,5 % Pr, 0,5 % Dy, 1,0 % B, 0,2 Al % byla připravena vakuovým indukčním tavením s navazujícím odléváním na vodou chlazené rotující kolo. Získaný prášek o průměrné velikosti 3µm byl smíchán s 2 hm. % hydrogenované slitiny Tb3Co0,6Cu0,4 pro zlepšení slinovacího procesu s kapalnou fází a zvýšení koercivity v důsledku vytvoření kontinuálních hranic zrn. Ke studiu mikrostruktury, chemického a fázového složení a distribuce legujících prvků byl použit skenovací elektronový mikroskop s vysokým rozlišením, vybaveným energiově disperzním spektrometrem. Z výsledků vyplývá, že sycení slitiny vodíkem mělo za následek tvorbu hydridů terbia TbH2 a TbH3, a malého množství sloučeniny Tb3(CoCu). Tenká folie byla připravena s využitím vysokorozlišovacího skenovacího elektronového mikroskopu se systémem fokusovaného iontového svazku. Pro analýzu magnetických vlastností v rozmezí teplot 20 až 150 °C byl použit vibrační vzorkovací magnetometr. Vzhledem k vysokým magnetickým charakteristikám byly použity vzorky o rozměrech 1x1x1 mm. Pro zobrazení obrazců magnetických domén na povrchu magnetických materiálů pomocí magneto-optické Kerrovy mikroskopie byl použit speciálně konstruovaný mikroskop Zeiss. Magnetické domény, pozorované na povrchu vzorku, vykazovaly typickou tzv. hvězdicovitou strukturu. Tvar domén se však liší na různých místech povrchu, což naznačuje nehomogenní lokální magnetické vlastnosti magnetu.

Abstract:

Optimization of the microstructure of Nd-Fe-B-based permanent magnets prepared using strip casting was performed to increase their coercivity Hc. Matrix alloy with chemical composition (wt.%) 24.0% Nd, 6.5% Pr, 0.5% Dy, 1.0% B, 0.2 Al% was prepared by vacuum induction melting with subsequent casting on water cooled spinning wheel. The obtained powder of average size 3µm was mixed with 2 wt. % hydrogenated Tb3Co0.6Cu0.4 alloy to improve the liquid phase sintering process and increase coercivity due to the formation of continuous grain boundaries. A high resolution scanning electron microscope equipped with an energy dispersive spectrometer was used to study the microstructure, chemical and phase composition and distribution of alloying elements. From the results it can be seen that the hydrogenation of the alloy resulted in the formation of terbium hydrides TbH2 and TbH3, and a small amount of Tb3 (CoCu). A thin film was prepared using a high resolution scanning electron microscope with a focused ion beam system. A vibration sampling magnetometer was used to analyze the magnetic properties at 20 to 150 ° C. Due to the high magnetic characteristics, samples of 1x1x1 mm were used. A specially designed Zeiss microscope was used to visualize magnetic domain patterns on the surface of magnetic materials using magneto-optical Kerr microscopy. Fine star-like domains are typical surface domains that are detected in perpendicular anisotropy systems. However, the shape of the domains varies at different locations on the surface, suggesting inhomogeneous local magnetic properties of the magnet.

Klíčová slova

Permanentní magnety Nd-Fe-B, strip casting, mikrostruktura, koercitivní síla, magnetické domény.

Keywords

Permanent magnets Nd-Fe-B, strip casting, microstructure, heat treatment, magnetic properties, coercive force, magnetic domains.

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 5. 2019
• Vedoucí: Kateřina Skotnicová
• Oponent: Tomáš Čegan

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Magisterský studijní program / obor:
Materiálové inženýrství / Progresivní technické materiály