Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ cứng nanocomposite chứa nồng độ đất hiếm thấp nd4 xrxfe71co5cu0,5nb1b18,5 (r=tb, dy )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2



NGUYỄN VĂN THANH


NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ CỨNG
NANOCOMPOSITE CHỨA NỒNG ĐỘ ĐẤT HIẾM THẤP
Nd
4-x
R
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
(R = Tb, Dy…)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT









Hà Nội, 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2



NGUYỄN VĂN THANH


NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ CỨNG
NANOCOMPOSITE CHỨA NỒNG ĐỘ ĐẤT HIẾM THẤP
Nd
4-x
R
x
Fe
71
Co

5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
(R = Tb, Dy…)


Chuyên ngành : Vật lí chất rắn
Mã số : 60 44 01 04


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN HUY DÂN



Hà Nội, 2014


LỜI CẢM ƠN
Luc thc hin ti phòng Phòng thí nghim Trm v
vt liu và Linh kin t và Phòng Vt lý Vt liu T và Siêu dn, Vin
Khoa hc vt liu, Vin Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam i s
ng dn ca PGS.TS. Nguyn Huy Dân.
 
-2012.27 và th


Tôi 


Tôi           
. 
.  
              

 .



 






LỜI CAM ĐOAN

 
  M



 



















MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ NANOCOMPOSITE
NỀN Nd-Fe-B…………………………………………………………….
4
1.1. c v lch s phát trin ca vt liu t nanocomposite nn
Nd-Fe-B
4
1.2. Mô hình Kneller  Hawig

6
1.3. -Fe-

13
1.4. 

21

Chƣơng 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
29
2.1. -Fe-B
29
2.2. 
36
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
41
 Nd
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5

(x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 và 1)

41
 Nd
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
(x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 và 1)

44
KẾT LUẬN
54
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
55
TÀI LIỆU THAM KHẢO
56
PHỤ LỤC
60

Danh mục các từ viết tắt



NCVC : Na

NCNC : Nam châm nanocomposite




Danh mục các bảng
Trang
Bảng 1.1. 
4,5
Fe
77
B
18,5
k

19
Bảng 2.1. 

35
Bảng 3.1. 
c


4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5

a
khác nhau

50
Bảng 3.2. 
max
 
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu

0,5
Nb
1
B
18,5

a
khác
nhau

51
Bảng 3.3. Nd
3
Tb
1
Fe
76
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5


52

Danh mục các hình vẽ
Trang
Hình 1.1. 
5
Hình1.2. -Fe-B 
5
Hình 1.3. 
6
Hình 1.4. 

-
 
m
>> b
cm


 
m

cm

8
Hình 1.5. 
11
Hình 1.6.  
b
m
= b
cm

m
>> b
cm .

nhau
12
Hình 1.7. 
14
Hình 1.8. Hình nh thit b 
14
Hình 1.9. G-C-

15
Hình 1.10. -C-T cho nanocomposite Fe
3
B/Nd

2
Fe
14
B, các

16
Hình 1.11. 
4,5
Fe
77
B
18,5


17


Hình 1.12. ial Scanning
Calorimetry - 
4,5
Fe
77
B
18,5


18
Hình 1.13. 
4
Fe

77,5
B
18,5


20
Hình 1.14.Nd
3
Tb
1
Fe
76
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
và

4
Fe
76
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5


Nd
3
Tb
1
Fe
76
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
  
4
Fe
76
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
  

21
Hình 1.15.
10,5
Fe
83,5-x
Nb

x
B
6
(x = 0; 1,5



22
Hình 1.16. 
10,5
Fe
83,5-x
Nb
x
B
6
(x =0;1,5 và

23
Hình 1.17. Nd
10,5-x
Fe
82
Co
x
Nb
1,5
B
6

(x = 2, 4, 6 và 8) 
24
Hình 1.18. Nd
10,5-x
Fe
82
Co
x
Nb
1,5
B
6
(x = 0, 2, 4, 6 và 8) tr
o
C (b)
25
Hình 1.19.          
4,5
Fe
77
B
18,5
,
Nd
4,5
Fe
76,8
B
18,5
Cu

0,2
, Nd
4,5
Fe
75,8
B
18,5
Nb
1
Cu
0,2
và Nd
4,5
Fe
76
B
18,5
Nb
1,
(b) H
c

và B
r
    
4,5
Fe
77
B
18,5

, Nd
4,5
Fe
76,8
B
18,5
Cu
0,2
,
Nd
4,5
Fe
75,8
B
18,5
Nb
1
Cu
0,2

o
C trong 10 phút
27
Hình 1.20. 

4,5
Fe
76,8
B
18,5

Cu
0,2

0
C
 Fe
3

27



Hình 2.1.
29
Hình 2.2. 
 

30
Hình 2.3.
32
Hình 2.4. 
ng

34
Hình 2.5. 
35
Hình 2.6. 
36
Hình 2.7. -5000
37

Hình 2.8. 
38
Hình 2.9
.



39
Hình 3.1. 
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
(x =
0;0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1) .
42
Hình 3.2. 
4-x
Tb
x
Fe

71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5

o

phút
43
Hình 3.3.  
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5


44
Hình 3.4. 
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5

o
C (a), 625
o
C
46


(b), 650
o
C (c), 675
o
C (d), 700
o
C (e) và 725

o
C (f)

Hình 3.5. 
c

Nd
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
(x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 và 1)
47
Hình 3.6. 
max

Nd
4-x
Tb
x
Fe

71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5

o
C
48
Hình 3.7. 
max

kim Nd
4-x
Tb
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5

(x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 và 1)
49
1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
             

          
 








max






max

20 MGOe 




nay 



2


 


 Nd
4-x
R
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
(R = Tb, Dy…)
2. Mục đích nghiên cứu
     
 Nd
4-x

R
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
         
s

cao, H
c
và (BH)
max

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
              
Nd
4-x
R
x
Fe
71
Co
5

Cu
0,5
Nb
1
B
18,5
(R =

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
 nanocomposite:
Nd
4-x
R
x
Fe
71
Co
5
Cu
0,5
Nb
1
B
18,5

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

              
-




Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo

 
Nd-Fe-B.
3




và Li 
vHàn lâm K

4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG
NANOCOMPOSITE NỀN Nd-Fe-B

1.1. Sơ lƣợc về lịch sử phát triển vật liệu từ cứng nanocomposite nền
Nd-Fe-B
Vt liu t cng (VLTC) cùng vi các sn phm ng dng ca nó
c gu (NCVC) là vt liu có kh d
tr ng ca t  tr thành
ngun phát t ng. Mc phát hin và s dng t r
s t phá v chng và phm vi ng dng ch thc s bu k t khi
u cht hic phát minh vào gia thp niên 60 ca
th k n nay, hai h t hic s dng rng rãi là Sm-
Co và Nd-Fe-B. Tuy h NCVC Sm-Co có hai pha t cng Sm-Co
5
và
Sm
2
Co
17
có t tính khá tt và nhi  Curie T
C
cao: H
c

~ 4,4 kOe (350
kA/m), (BH)
max
~ 32,5 MGOe (260 kJ/m
3
), T
C
~ 820
o

nguyên t t và trên th gii xy ra cuc khng hong Co vào nhng
i thp niên 70 nên vic tìm kim vt liu t mi cha ít hoc không
ch   t ra cp thi  , Croat và cng s (M) [11],
Sagawa và cng s (Nht) [3n ra ht t cng Nd
2
Fe
14

s kit phá ln trong lch s NCVC.
Do hn ch ca nam châm thiêu k chính xác v c và
hình dng không cao do ph c
lng t u chnh theo yêu cu. Ngoài ra, trong thc t
có nhng ng dng ch cn t ng nh vi thi gian làm vic dài thì nam
châm thiêu kt li không thích h i ca nam châm kt dính
là mt yêu cu tt yu.
m ca nam châm loi này là công ngh ch t
5

gin và d dàng to các hình dng phc tp theo yêu ct him
ch bng 1/3 so vi nam châm thiêu k bn hóa hc và làm

gi giá thành.

Hình 1.1.  [32].



Hình1.2. -Fe-B [3].


6



Hình 1.3. .



trao 
                
(BH)
max


max







1.2. Mô hình Kneller - Hawig




H
7

 
  


(BH)
max
 J
s
2
/4
0
(1.1)

max

s
= 
0
M
s
.


 B
r
 J
s
             

N
 J
s
/2
0
= M
s



s
2
/4
0

    = K/ (J
s
2
/4
0
 >> 1 thì tính

           




s


cM

s
/2

 
max







8





k
và 2b
m
inh
     





o

 = K + A(/)
2


(1.2)
  

H.1.2. M« h×nh Kneller - Hawig
gi¶m
H.1.2. M« h×nh Kneller - Hawig
gi¶m

Hình 1.4. 

- 

m
>> b
cm

m


cm

[22].
9

(/d  
        

0
và 
o


0
= (A/K)
1/2

(1.3)

o
= 2(AK)
1/2
(1.4)


m
= b
cm


k
= 

0k
= (A
k
/K
k
)
1/2
, chú ý

k

k





m


m
 
0m
= (A
m
/K
m
)
1/2
>> 

0k
 b
k
(vì K
m
<< K
k
). Khi quá

(vách 180
o



m
= 
m
/
m
> E
0m
= 
0m
/. 
k
>> K
m


sk



m

0k

E
m
= 
m
/
m
 E
0k
= 
0k
/
0k
= 2K
k
(1.5)

không t

No

No
< H
Ak
= 2K

k
/ M
sk
).
10

       
cM
    
M(H
cM

No
do M
sm
> M
sk


m
> b
k

r
(H = 0) và
M (H
cM


m


m
< 
om
thì H
No

cM

No

các vách 180
o

m
= b
m
< 
om


cm

cM


m
= b
cm


m
bé (
m
<< 
om
) thì 
m
(
m
) 

m
A
m
(/
m
)
2

m
= 
m
/
m
 A
m
(/
m
)
2



m
= b
cm


b
cm
= (A
m
/K
k
)
1/2
(1.6)

m
= 10
-11
J/m, K
k
= 2.10
6
J/m
3
, ta có b
cm
 5 nm.


2b
cm



ck
= 
0k
= (A
k
/K
k
)
1/2


k
< A
m


ck

cm

ck
 b
cm
.


m


cm


k


cm

 
11

M
S
= v
k
M
sk
+ (1-v
k
)M
sm
(1.7 )

sk
, M
sm


k
,
(1-v
k


s
= (M
sk
+ M
sm
)/2.
 

s
smsmkskrkk
s
r
r
M
M)mv(1Mmv
M
M
m


(1.8)
 

smo

k1
No
M
K
H



(1.9)
 
m
> b
cm
, H
cM

m
theo công t

2
msm0
2
m
cM
b
1
.
M2
A
H




(1.10)


Hình 1.5. 






2b
ck

2b
cm

Pha 


12





 

Hình 1.6. 
m
=
b
cm

m
>> b
cm .
(c). 
có 



Nam châm đàn hồi tƣơng tác trao đổi

M

M
M
M
b
m
>> b
cm

b)
b
b
m

= b
cm

a)


13



H
No
(h

1.3. Chế tạo vật liệu nanocomposite nền Nd-Fe-B bằng phƣơng pháp nguội
nhanh
1.3.1. Phƣơng pháp phun băng nguội nhanh
      -  

  






5
-10
6


-50 
, 
thì 

 -   
-


này nên
2.1.2.
14














Hình 1.8. Hình nh thit b 
1.3.2. Ảnh hƣởng của tốc độ nguội hợp kim lỏng lên quá trình tạo pha.
Giản đồ C-C-T (Continuous Cooling Tranformation)

-C-T.

      

       
tr     
       
      
      

       
     

4



Hình 1.7. 
