Thạc Sĩ Nghiên cứu chế tạo nam châm kết dính Nd-Fe-B/Fe-Co từ băng nguội nhanh có yếu tố ảnh hưởng của từ tr

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: Tổng quan về vật liệu từ cứng nanocomposite nền Nd-Fe-B . 6
1.1. Những vấn đề từ học cơ bản của vật liệu nano Nd-Fe-B 7
1.1.1. Sự tạo thành pha từ cứng Nd 2 Fe 14 B . 7
1.1.2. Đặc tính từ của Nd 2 Fe 14 B 8
1.1.3. Mômen từ của Nd 2 Fe 14 B 11
1.2. Một số nghiên cứu lý thuyết về tính chất từ của các vật liệu nam châm vĩnh
cửu cấu trúc nano đa pha từ 15
1.3. Nghiên cứu thực nghiệm trong chế tạo nam châm nano tổ hợp hai pha
cứng mềm nền Nd-Fe-B 24
1.3.1. Hợp phần lựa chọn để chế tạo nam châm tổ hợp . 25
1.3.2. Sự hình thành cấu trúc nano tổ hợp trong quá trình nguội nhanh 27
1.3.3. Ảnh hưởng của các nguyên tố pha thêm lên quá trình kết tinh 30
Chương 2: Tổng quan về ảnh hưởng của từ trường lên vi cấu trúc và tính chất
của vật liệu . 32
2.1. Nhiệt động học quá trình chuyển pha . 32
2.1.1.Độ quá nguội . 32
2.1.2. Sự hình thành và điều kiện hình thành mầm tinh thể . 33
2.1.3. Tốc độ tạo mầm 34
2.2. Ảnh hưởng của từ trường đối với sự hình thành mầm tinh thể của dung
dịch chất thuận từ và nghịch từ. . 36
2.2.1. Một số khái niệm cơ sở 36
2.2.2. Sự đóng góp của từ trường vào năng lượng tự do . 37
2.2.3. Sự định hướng phát triển của vật liệu trong từ trường . 38
2.3. Ảnh hưởng của từ trường lên mầm tinh thể và vi cấu trúc trong quá trình
đóng rắn của vật liệu. 39
2.3.1. Ảnh hưởng của từ trường lên vi cấu trúc đóng rắn của kim loại . 40
2.3.2. Ảnh hưởng của từ trường lên vi cấu trúc đóng rắn của hợp kim 43
2.4. Quá trình ủ trong từ trường . 47
2.4.1. Đánh giá độ lớn của cường độ từ trường cần dùng trong quá trình ủ tái kết
tinh vật liệu từ cứng 47
2.4.2. Các kết quả ủ trong từ trường của vật liệu từ . 48
2.5. Tác động của từ trường ngoài lên giản đồ TTT . 50
Chương 3: Phương pháp và thiết bị nghiên cứu 51
3.1. Chế tạo hợp kim ban đầu: Nd-Fe-B và Fe-Co . 51
3.2. Phun băng nguội nhanh trên hệ ZGK-1 52
3.3 hợp kim Nd-Fe-B 54
3.4. Chế tạo nam châm kết dính 55
3.5 ứu cấu trúc . 56
3.5.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X 56
3.5.2. Phương pháp hiển vi điện tử . 56
3.5.3. Phương pháp phân tích nhiệt DSC/TG . 57
3.6. Phương pháp đo phẩm chất từ tính của vật liệu từ cứng . 58
3.6.1 Phương pháp đo đường cong từ nhiệt sử dụng từ kế mẫu rung 58
3.6.2. Phép đo từ trễ trên hệ đo các tính chất vật lý . 59
3.6.3. Phép đo vòng từ trễ trên hệ đo từ kế từ trường xung 60
3.6.4. Đánh giá sai số trong phép đo đường cong từ trễ 61
Chương 4: Ảnh hưởng của tỷ phần pha từ mềm và điều kiện công nghệ chế tạo
lên tính chất từ của vật liệu từ cứng tổ hợp nano nền Nd-Fe-B . 63
4.1. Ảnh hưởng của tốc độ trống quay, tỉ phần pha mềm Fe-Co lên vi cấu trúc
và tính chất từ của băng tổ hợp nano Nd-Fe-B/Fe-Co phun trực tiếp. 64
4.1.1. Lựa chọn tiền hợp kim FeCo và NdFeB . 64
4.1.2. Băng từ cứng Nd 16 Fe 76 B 8 /20%wt.Fe 65 Co 35 . 70
4.1.3. Băng từ cứng Nd 16 Fe 76 B 8 /30%wt.Fe 65 Co 35 73
4.1.4. Băng từ cứng Nd 16 Fe 76 B 8 /40%wt.Fe 65 Co 35 . 78
4.2. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt và tỷ phần pha mềm Fe 65 Co 35 lên tính
chất từ của băng từ cứng Nd 16 Fe 76 B 8 /x%wt.Fe 65 Co 35 84
4.2.1. Khảo sát quy trình ủ nhiệt và phẩm chất từ cứng của các loại băng nguội
nhanh có tỉ phần Fe 65 Co 35 khác nhau 84
4.2.2. Đánh giá giới hạn của tỉ phần pha mềm trong băng nguội nhanh
nanocomposite Nd 16 Fe 76 B 8 /x%wt.Fe 65 Co 35 khi chế tạo trực tiếp . 89
4.3. Chế tạo nam châm kết dính trên máy ép viên tự động SFJ-100KN 93
Kết luận chương 4 . 97
Chương 5: Ảnh hưởng của từ trường lên vi cấu trúc và phẩm chất từ của băng
nguội nhanh và nam châm kết dính hệ Nd-Fe-B/Fe-Co 99
5.1. Cải tiến thiết bị phun băng ZGK-1 99
5.2. Cơ sở lý thuyết của công nghệ phun băng nguội nhanh trong từ trường . 102
5.2.1. Ảnh hưởng của từ trường lên kích thước hạt trong băng nguội nhanh . 102
5.2.2. Ảnh hưởng của từ trường lên giản đồ CCT của vật liệu tổ hợp. . 105
5.2.3. Ảnh hưởng của từ trường lên sự định hướng tinh thể 106
5.3. Băng từ cứng Nd 16 Fe 76 B 8 /x%wt.Fe 65 Co 35 phun trong từ trường. . 107
5.3.1. Ảnh hưởng của từ trường lên vi cấu trúc và tính chất từ của băng nguội
nhanh Nd 16 Fe 76 B 8 /30%wt.Fe 65 Co 35 . 108
5.3.2. Ảnh hưởng của từ trường lên vi cấu trúc và tính chất từ của băng nguội
nhanh Nd 16 Fe 76 B 8 /40%wt.Fe 65 Co 35 . 115
5.3.3. Khả năng nâng cao tỷ phần pha từ mềm trong băng nguội nhanh dưới tác
động của từ trường. 124
5.4. Ép viên nam châm kết dính trong từ trường. 130
Kết luận chương 5. 136
Kết luận chung . 137
Danh mục các công trình công bố 139
Tài liệu tham khảo . 140





LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với sự định
hướng và hướng dẫn hiệu quả của hai Thày: PGS. TSKH. Nguyễn Văn Vượng và
PGS. TS. Nguyễn Văn Khánh. Các Thày cũng đã tạo điều kiện về vật chất cho mọi
hoạt động nghiên cứu, cổ vũ và động viên trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án.
Tôi xin được cảm ơn TS. Nguyễn Đức Văn, TS. Vũ Hồng Kỳ, KS. Nguyễn
Anh Minh, ThS. Nguyễn Trung Hiếu, TS. Lê Tuấn Tú, TS. Đào Ngọc Nhiệm, TS.
Trần Đăng Thành, ThS. Nguyễn Văn Chiến và các đồng nghiệp đã và đang công tác
tại phòng Công nghệ và Ứng dụng vật liệu, Viện Khoa học vật liệu (KHVL) đã giúp
đỡ tận tình trong thời gian tôi thực hiện đề tài luận án của mình.
Xin được gửi lời cảm ơn tới GS. TS. Đào Trần Cao, GS. TSKH. Đào Khắc
An, PGS. TS. Lê Văn Hồng, PGS. TS. Phạm Văn Hội, PGS. TS. Nguyễn Xuân
Nghĩa, PGS. TS. Nguyễn Huy Dân và TS. Đỗ Hùng Mạnh, các nhà khoa học đã
truyền thụ những kiến thức cơ bản và phương pháp thực nghiệm nghiên cứu vật
liệu, để tôi hoàn thành tốt bản luận án này.
Luận án này được sự hỗ trợ kinh phí của đề tài nghiên cứu cơ bản thuộc Quỹ
Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted) mã số 103.02-2010.05 và đề
tài Phòng thí nghiệm trọng điểm (PTNTĐ) năm 2010, Viện KHVL. Các mẫu
nghiên cứu và các phép đo chủ yếu được thực hiện trên các thiết bị của PTNTĐ
Quốc gia về Vật liệu và linh kiện điện tử, Viện KHVL.
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đối với sự quan tâm, tạo điều kiện của Ban
lãnh đạo Viện và các phòng ban chức năng của Viện KHVL trong thời gian thực
hiện luận án, công tác. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo và các đồng
nghiệp tại trường THPT Ngô Thì Nhậm, thị xã Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình nơi tôi đã
công tác trong giai đoạn 2008 - 2011.
Sau cùng, tôi muốn gửi tình cảm yêu thương nhất và sự biết ơn tới bố, mẹ, vợ
và các con, cũng như tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã luôn cổ
vũ, động viên để tôi vượt qua khó khăn hoàn thành tốt nội dung nghiên cứu trong
bản luận án này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Tác giả



Nguyễn Xuân Trường LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của
PGS. TSKH. Nguyễn Văn Vượng và PGS. TS. Nguyễn Văn Khánh. Các số liệu, kết
quả sử dụng trong luận án được trích dẫn từ các bài báo đã được sự đồng ý của các
đồng tác giả. Các số liệu, kết quả này là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.