【摘 要】
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Nd-Fe-B磁体因其良好的磁性能广泛应用于工业领域。为降低磁体成本和综合利用稀土金属资源,研究储量丰富、价格低廉的稀土La、Ce在Nd-Fe-B磁体中的应用,需要稀土合金的相平衡、相转变以及成相规律等重要的基础信息。本文采用实验测定与相图热力学计算相结合的方法,研究了La-Nd-Fe、La-Pr-Fe、Ce-Pr-Fe合金的相平衡、相转变和显微组织结构以及Nd-Pr-Fe-B合金快淬薄带的磁性能
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Nd-Fe-B磁体因其良好的磁性能广泛应用于工业领域。为降低磁体成本和综合利用稀土金属资源,研究储量丰富、价格低廉的稀土La、Ce在Nd-Fe-B磁体中的应用,需要稀土合金的相平衡、相转变以及成相规律等重要的基础信息。本文采用实验测定与相图热力学计算相结合的方法,研究了La-Nd-Fe、La-Pr-Fe、Ce-Pr-Fe合金的相平衡、相转变和显微组织结构以及Nd-Pr-Fe-B合金快淬薄带的磁性能。研究结果总结如下:（1）采用热分析和扫描电子显微镜实验研究了La-Nd-Fe合金的相组成、相转变和凝固过程。在凝固过程中合金均形成fcc（γ-Fe）的初晶相,随后经过不同的相转变过程形成了3种不同的相组成。Fe65La29Nd6 Fe65La25Nd10和Fe65La22Nd13合金的最终凝固组织为bcc（α-Fe）、Fe17Nd2和fcc（La,Nd）相;Fe65La19Nd16,Fe65La15.5Nd19.5和Fe65La9Nd26合金最终凝固组织包含bcc（α-Fe）、Fe17Nd2、dhcp（La,Nd）三相,Fe65La12Nd23,Fe65La6.5Nd28.5,Fe65La4Nd31和Fe65La1.5Nd33.54个合金的最终凝固组织由Fe17Nd2和dhcp（La,Nd）两相组成。（2）采用热分析、扫描电子显微镜和能谱分析仪实验测定了La-Pr-Fe合金的相组成、相转变和凝固组织。基于文献报道的相平衡信息,热力学优化计算了La-Pr-Fe体系的相平衡,获得了体系自洽的相图热力学数据库。计算的垂直截面、等温截面和零变量反应与实验信息相一致。采用Scheil模型计算模拟的合金凝固过程与实验结果相吻合。（3）采用关键合金实验,测定了Ce-Pr-Fe体系中70 at.%Fe的垂直截面。结合文献实验信息,热力学优化计算了Ce-Pr-Fe体系的相平衡。计算结果显示:在673 K和873 K时,Pr在Ce Fe2化合物相中的溶解度分别为8.48 at.%和11.62 at。计算的垂直截面、等温截面与实验数据相吻合。（4）利用Nd-Pr-Fe-B合金体系的相图热力学数据库,计算获得了(Nd0.90Pr0.10)12Fe82B6和(Nd0.80Pr0.20)12Fe82B6合金的相组成以及相转变信息。采用电弧熔炼和溶体快淬方法制备了不同冷却速率下的快淬合金薄带样品。高分辨透射电镜、扫描电子显微镜、X射线分析仪、振动样品磁强计测试了合金薄带样品的相组成、显微组织结构和磁性能。结果表明:冷却速率为26 m/s时,(Nd0.90Pr0.10)12Fe82B6快淬合金薄带具有最佳磁性能（最大磁能积为28.62 MGOe,矫顽力达到10.42 k Oe,剩余磁化强度为11.95 k G）。冷却速率为32 m/s时,(Nd0.80Pr0.20)12Fe82B6快淬合金薄带磁性能最佳（矫顽力达9.79 k Oe,剩余磁化强度13.65 k G,最大磁能积为36.90 MGOe）。
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