Tính chất từ của vật liệu có thể được cải thiện đáng kể khi tính dị hướng từ tinh thể của vật liệu được tăng cường. Việc pha thêm các nguyên tố đất hiếm nặng còn làm gia tăng đáng kể nhiệt độ kết tinh của pha từ cứng. Thêm một lượng nhỏ các nguyên tố nhóm IVB-VIB (như Cr, Nb và Zr) vào hợp kim Nd-Fe-B sẽ tạo ảnh hưởng mạnh lên sự hoá rắn và động học kết tinh của nó. Ngoài ra, Cu cũng được
biết như là nguyên tố có thể tạo nên các đám nguyên tử trong giai đoạn đầu của quá trình tinh thể hoá hợp kim vô định hình chứa Fe, điều này được giải thích là do tính không hòa tan được của Cu trong mạng tinh thể Fe. Cr có ái lực rất mạnh đối với B, Cr được làm giàu trong pha Fe3B khi nó đang kết tinh và làm ổn định pha này đồng thời triệt tiêu sự hình thành pha Nd2Fe23B3. Như vậy, việc thêm Cr làm tăng tỷ phần pha Nd2Fe14B dẫn đến tăng lực kháng từ. Cần nhớ rằng hợp kim Nd4,5Fe77B18,5 chỉ tạo pha Fe3B/Nd2Fe14B khi được ủ đẳng nhiệt ở nhiệt độ cao hơn 660oC và tốc độ gia nhiệt đủ lớn. Zr cũng có ảnh hưởng lên kích thước hạt của vật liệu nanocomposite Fe3B/Nd2Fe14B. Thêm từ 0,1 - 0,5% nguyên tử Zr sẽ làm tăng nhiệt độ kết tinh Nd2Fe14B, ảnh hưởng này lớn hơn so với Nb. Việc phân tích ảnh 3D- APM của nam châm có pha Zr-Cu cho thấy Zr đã bị loại ra khỏi các hạt Fe3B và do vậy đã hạn chế sự phát triển hạt của pha này. Sau khi các quá trình kết tinh kết thúc người ta quan sát thấy rằng Zr tập trung dọc theo biên hạt giữa Fe3B và Nd2Fe14B. Ga cũng là nguyên tố có vai trò rất quan trọng trong việc cải thiện tính chất từ của hệ Fe3B/Nd2Fe14B. Một số nguyên tố khác như Ti, V, Nb, Hf, Mo, W... cũng ảnh hưởng lên động học kết tinh và tính chất từ của vật liệu nanocomposite Nd-Fe-B. Bảng 1.1 cho thấy hợp phần và tính chất từ của một số vật liệu nanocomposite Nd- Fe-B đã được công bố.
Bảng 1.1. Tính chất từ của một số NCNC đã được nghiên cứu ở thế giới theo các
phương pháp khác nhau (MS: Nguội nhanh; A: Có ủ nhiệt).
Hợp phần Phương pháp chế tạo Br (kG) Hc (kOe) (BH)max (MGOe) Nd4,5Fe73,8B18,5V2Nb1Cu0,2 MS-A - - 10,4 Nd4,5Fe73,8B18,5Cr2Nb1Cu0,2 MS-A - - 11,4 Nd4,5Fe73,8B18,5Co2Nb1Cu0,2 MS-A 11,9 2,9 15,2 (Nd,Dy)4,5Fe77,5B18 MS-A - 4,2 -
(Nd,Dy)4,5Fe76B18Nb1,2Cu0,3 MS-A 11,5 - - Nd2,25Pr2,25Fe73,8B16,5Co3Ti1Nb1Cu0,2 MS-A 12,3 3,2 17,7 Pr5Fe74Cr1Co2B18 MS-A 11,6 3,2 15,5 Nd3,5Fe74,5Cr0,5Co3B18,5 MS-A 12,4 2,5 10.3 Nd5,5Fe66Cr5Co5B18,5 MS-A 6,3 2,3 6,7 Nd12,3Fe76,75B5,8Co5Al0,15 MS-A 5,3 9,6 13,1
Các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng Nb trong nam châm thiêu kết đã chứng tỏ Nb có tác dụng làm triệt tiêu các vùng giàu Fe kết tinh bất lợi, tạo pha biên hạt Nb-Fe-B có tác dụng cải thiện tính chống ăn mòn của nam châm. Trong vật liệu a-Fe/Nd2Fe14B, Nb có tác dụng làm mịn kích thước hạt, tăng cường tính bền nhiệt, cải thiện độ vuông góc của đường cong khử từ. Nb có tác dụng làm ổn định pha Fe23B6 và làm chậm lại quá trình phân chia hệ Fe3B/Nd2Fe14B. Pha Fe23B6 có từ độ tự phát khoảng 1,7 T ở nhiệt độ phòng, từ độ này lớn hơn từ độ tự phát của các pha Fe3B (1,6 T) và Nd2Fe14B (1,6 T). Do vậy, sự có mặt của pha này là có lợi.
Chương 2
KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM