CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NỒNG ĐỘ PHA TẠP Cr LÊN PHẨM CHẤT TỪ CỨNG CỦA HỢP KIM Mn1-xCrxBi 1.1 Cấu trúc và tính chất từ cứng của hợp kim MnBi 1.1 Cấu trúc và tính chất từ cứng của hợp kim MnBi chế tạo bằng phương pháp nóng chảy hồ quang LTP MnBi ổn định ở nhiệt độ phòng nhưng chỉ ở thành phần tương đương nguyên tử. Do đó, một yếu tố quan trọng trong quá trình xử lý số lượng lớn LTP là giảm thiểu các biến thể về thành phần của hợp kim có thể tạo ra một tỷ lệ đáng kể các pha không từ tính. Nhiều kỹ thuật đã được khám phá để biến đổi tiền chất LTP dạng bột thành một nam châm số lượng lớn. Poudyal và cộng sự.
đã biến đổi tiền chất LTP phân đoạn pha cao thành nam châm số lượng lớn bằng cách sử dụng phương pháp thiêu kết ở nhiệt độ thấp. Họ tạo ra sự liên kết không đẳng hướng của bột LTP có đường kính 7 µm hoặc lớn hơn, 96 wt.% Bằng cách áp dụng từ trường 1592 kA/m và sau đó nén chặt nó trong khuôn ở 518K ở ứng suất nén một trục 200 MPa trong 30 phút dưới Ar chảy. Họ quan sát thấy rằng ở áp suất cao hơn 200 MPa, kích thước hạt tăng lên ngoài 50 nm và tính dị hướng của nam châm khối bị suy giảm. Phương pháp này đã tạo ra một nam châm khối thiêu kết với mật độ gần 8700 kg/m3 và (BH)Max là 67kJ/m3.
Trong một thí nghiệm tương tự, Nguyen và Nguyen đã tạo ra một nam châm thiêu kết khối có năng lượng cực đại bằng nhau nhưng khối lượng riêng nhỏ hơn 8400 kg/m3. Bắt đầu với tiền chất 94% trọng lượng LTP, bột được căn chỉnh dị hướng dưới từ trường 1432kA / m sau đó thiêu kết dưới áp suất đặt 12,4 MPa, hướng vuông góc với trường tác dụng, ở 573K trong 30 phút. Áp suất thấp hơn giải thích mật độ thấp hơn đạt được bởi quá trình này. Ngoài ra, giá trị Ms được báo cáo cho phương pháp này lớn hơn một chút so với báo cáo của Poudyal et al.
nhưng H c thì ít hơn rất nhiều (xem Bảng 1). Thật không may, không có đủ dữ liệu được báo cáo về các đặc điểm từ tính và cấu trúc vi mô của bột tiền thân hoặc nam châm số lượng lớn để đưa ra kết luận cuối cùng về lý do tại sao hai phương pháp tạo ra nam châm có cùng (BH)Max nhưng có Ms và Hc khác nhau. Bảng 1: Thành phần, pha, phương pháp và đặc tính từ tính của các nam châm khối LTP Mn-Bi được chọn. Ms Tài liệu Am2/kg Tcurie Hc Mr BHmax tham Thành phần Kỹ thuật xử lý (Trường kA/m Am2/kg kJ/m3 K khảo bão hòa kA/m) Làm tan chảy băng kéo thành sợi ở 35 m.s- 1 ủ trong 30 phút trong Cao và chân không, nghiền bi cộng sự Mn60Bi40 trong 30 phút, sau đó 566 26 12.2 2018 thiêu kết tia lửa- plasma ở 593K dưới 50 MPa trong 5 phút Ủ ở 573K trong 24 giờ dưới vac sau đó nghiền nát và bóng xay trong 7 giờ.
Thiêu 294 Chen và kết thành khối ở 593K, (2308 cộng sự.4 50K/phút, trong 5 phút lúc 2015 dưới 90 MPa thành đĩa 600K) dày 1,5mm và đường kính 10mm Làm tan chảy các dải băng ở 15 m.7T bằng Ar, sau đó được 342 92 (‖) và cộng Mn50Bi46.5 nén nóng dưới 340 (Br) (‖) sự. Từ trường được ủ dưới trường 2387kA/ m ở>573K trong 10 phút Quay ở tốc độ 55 m s-1 dưới Ar. Sau đó được nghiền nhỏ và nén dưới 40 MPa thành hình trụ đường kính Kim và 10mm. Sau đó ủ 573K cộng sự Mn55Bi45 trong 20 giờ trong vac, 446 53.1 2017 tách từ tính, nghiền bi 1 [2] h, nén chặt dưới 650 MPa và 1592kA/m, thiêu kết ở 553K trong 15 phút dưới 350 MPa và vac “ “Nhưng nghiền bi 2 giờ 533 50.3 55 “ “Nhưng nghiền bi 2,5 giờ 581 49.2 52 “Nhưng Jet được xay ở “ 684 47.1 49 0,34 MPa dưới N2 Mitsui Bột được ép ở 20 MPa và và cộng thiêu kết thành một viên ~1.5 Mn50Bi50 sự 2018 ở (‖) (955) (‖) [3] 523K trong 3 giờ “Nhưng thiêu kết trong ~0.56 ~18 “ 48 giờ (‖) (955) (‖) Bột được ép ở 20 MPa và thiêu kết thành viên ở ~0.56 ~12 “ 523K trong 3 giờ dưới (‖) (955) (‖) 11,9 MA/m “Nhưng thiêu kết trong ~0.02 ~40 “ 48 giờ dưới 11,9 MA/ m (‖) (955) (‖) Nguyen Bột nén dưới 12,4 MPa and ~70 và Nguyen Mn50Bi50 1432 kA/ m sau đó ~240 (1035) 67 và cộng thiêu kết ở 573K trong (‖) sự 30 phút dưới Ar 2018 528K ủ trong 8 giờ sau đó 625K ủ trong 5 giờ và lò nguội.
Nghiền, nghiền và sàng sau đó 493 0.7T được ủ ở 563K trong 64 67 (62 (1289 (Br) (‖) Poudyal 24 giờ trong điều kiện lúc và (7261) lúc và cộng trống. Sau đó, quả và 56 350K Mn50Bi50 400K) 0.19T sự bóng được nghiền lúc và 54 (‖) và (Br) 2016 trong Liq. Sau đó được căn 318 (7162)* 400K) chỉnh dưới 1592 kA/ m ( ) và nén ấm dưới 200 MPa ở 518K trong 30 phút Bột Mn và Bi trộn đều với nhau trong bình lắc trong 1 h. Sau đó được nén chặt dưới 110 MPa và thiêu kết ở 538K Qian và trong 3 giờ và ở 623K 49 cộng sự Mn50Bi50 499.
Sau đó (3183) 2019 được nghiền nát và LEBM trong 4 giờ và thiêu kết chân không ở 593K dưới 450 MPa “Nhưng sau khi LEBM trộn với bột HEBM C (Mn50Bi50)95 41 “ và thiêu kết chân 561.3 21 C5 (3183) không ở 593K dưới 450 MPa “Nhưng sau khi LEBM trộn với bột HEBM C (Mn50Bi50)95 33 “ và thiêu kết chân 719.5 17 (NaCl)5 (3183) không ở 593K dưới 450 MPa Trộn bột nano Mn với bột Bi sau đó ủ kín ở nhiệt Si và độ 606K trong 8 ngày. 47 cộng sự Mn55Bi45 Sau đó được ép thành 135 37 (3979) 2019 viên có đường kính 2 mm dưới 3 GPa và thiêu kết ở 546K trong 90 phút dưới 4 MA/m Ủ ở 573K trong 10 giờ sau đó nghiền nhỏ và nghiền bi năng lượng Zhang cao trong 4 giờ. Thiêu và cộng kết thành khối ở 593K, Mn48Bi52 627 30 sự 2011 50 K/phút, trong 5 phút [4] dưới 90 MPa thành đĩa dày 1,5 mm và đường kính 10 mm Lưu ý: Tính chất từ tính ở nhiệt độ phòng và đẳng hướng trừ khi có ghi chú khác. Moment được chuyển đổi từ emu/cm3 hoặc kA/ m sử dụng mật độ 8900 kg/ m3 cho LTP.
( ) Cho biết phép đo vuông góc với hướng liên kết từ trong quá trình ủ hoặc liên kết. (‖) Cho biết phép đo song song với hướng căn chỉnh từ trong quá trình ủ hoặc liên kết. ~ Cho biết một giá trị được xác định từ biểu đồ chứ không phải được lấy trong văn bản. Quan sát thấy rằng kích thước hạt không thay đổi khi so sánh với tiền chất bột, ngụ ý rằng kỹ thuật SPS không gây ra hiện tượng thô của hạt.
Có dư Bi trong hợp kim nhị phân cũng có thể cải thiện độ ổn định của LTP do thực tế là bằng phương pháp này, các hạt LTP có xu hướng được bao quanh bởi các vùng Bi một pha. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng MnBi hỗn hợp trong Bi một pha trong từ trường đặt vào có nhiệt độ phân hủy LTP cao hơn MnBi nhị phân tới 20 K trong trường áp dụng 8 MA /m, và điều này cấu trúc vi mô của các vùng MnBi mịn được bao quanh bởi Bi có thể là nguyên nhân của việc cải thiện độ ổn định nhiệt. Dưới áp suất thấp hơn 50 MPa và với thành phần khác là tiền chất Mn60Bi40 dạng bột với ~ 71% trọng lượng LTP hiện diện. So sánh các giá trị M5MA/m giữa hai nghiên cứu chứng minh rằng phần pha của LTP trong nam châm rời Mn60Bi40 này ít hơn so với nam châm Mn45Bi55 được mô tả trước đây mặc dù có tiền chất là LTP phần trăm cao hơn.
Điều này chứng thực lý thuyết rằng Bi dư sẽ ổn định LTP khỏi bị phân hủy trong quá trình SPS và chứng minh rằng kỹ thuật SPS tự nó không thúc đẩy sự hình thành LTP tăng lên trong trường hợp của hợp kim Mn60Bi40. Sự giảm LTP cũng có thể một phần do sự hình thành pha MnO đáng kể trong nam châm Mn60Bi40 mà không được quan sát thấy trong nam châm Mn45Bi55. Sự phong phú của Mn trong nam châm Mn60Bi40, kết hợp với việc không có báo cáo của Cao et al [5]. rằng quá trình xay xát tiền chất và SPS được thực hiện trong môi trường không phải không khí, cho thấy rằng việc thiếu kiểm soát khí quyển trong quá trình SPS có thể gây ra sự hình thành dư thừa MnO với chi phí là LTP.
Việc chuẩn bị pha LTP MnBi với lực kháng từ cao và mô men cao là rất khó khăn và cần kiểm soát chính xác các tham số xử lý. Một số nỗ lực đã được thực hiện bằng cách áp dụng nhiều con đường tổng hợp như nóng chảy hồ quang, thiêu kết hóa rắn nhanh, phương pháp nén nóng, tinh chế từ tính, nóng chảy hồ quang vùng trong khí quyển He, thiêu kết plasma tia lửa, biến đổi thành phần, nghiền bi năng lượng thấp. Vì lý do này, MnBi số lượng lớn thường được hợp nhất từ tiền chất LTP dạng bột phân đoạn cao được tạo thành bằng các phương pháp đã đề cập ở trên. Quá trình chế biến các loại bột này sẽ được trình bày: Tổng hợp hợp chất MnBi một pha hiệu suất cao là bước nguyên tắc để chế tạo nam châm ghép trao đổi dựa trên MnBi.
Nó là một thách thức vì phản ứng kiến tạo của Mn và Bi và dễ oxy hóa Mn. Các cách tiếp cận khác nhau đã được phát triển để thu được MnBi một pha, bao gồm cả nóng chảy hồ quang, kéo sợi nóng chảy sau đó bằng phương pháp nghiền bi, thiêu kết và tổng hợp hóa học. LTP MnBi tăng đáng kể sau khi ủ, có thể là do phản ứng của Mn kết tủa và Bi trong quá trình ủ, dẫn đến sự hình thành LTP MnBi. Kết quả chỉ ra rằng LTP MnBi tinh khiết cao có thể thu được sau 25 giờ ủ.
Để cải thiện lực kháng từ của bột MnBi, hiệu quả của quá trình nghiền bi về kích thước hạt và tính chất từ đã được nghiên cứu. Bột Mn50Bi50 được điều chế bởi 2, 3 và 5 giờ nghiền bi năng lượng thấp với sự hỗ trợ của heptan. Cường độ cực đại tương đối của đặc trưng LTP MnBi giảm sau 2 giờ nghiền bi, cho thấy LTP MnBi là bị phân hủy trong quá trình nghiền bi, và sự phân hủy là tăng theo thời gian xay xát [1].