旋轉電極法製造FeAlNd合金粉末之磁性研究

本文探討有關旋轉電極法(Rotation Electrode Process，REP)製造Fe80-XAl20NdX軟磁合金粉末(X=0、2000、4100、8300、11300、17600 ppm)的磁性質變化。首先以氣氛保護電弧熔煉爐( Arc Melter)製作Fe80-XAl20NdX合金鑄錠，而後施以均質化退火。將退火後的鑄錠焊於低碳鋼棒上，連接正極，以2000 rpm轉速進行製粉。 實驗結果發現，隨著Nd的漸漸增多，會有越來越多的Nd偏析在晶界，形成FeAlNd的化合物，造成晶粒尺寸(Grain Size)逐漸縮小，增加磁壁翻轉的難度，減少粉末的飽和磁化強度，使矯頑磁力升高。 粉末之成份，利用感應耦合電漿質譜分析儀 (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer，ICP-MS)與電子微探分析儀(Electron Probe X-ray Micro-Analysis，EPMA) 進行分析；至於其磁性則藉由振動試樣磁量儀(Vibrating Sample Magnetometer，VSM)量測粉末之Ms與Hc值；並以掃瞄穿透式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)觀察粉末，計算粒徑分佈；為瞭解粉末磁性與結構的關係，再以X-ray 繞射分析儀(X-Ray Diffraction，XRD)測定粉末結構。 實驗結果發現，未添加Nd的Fe-Al軟磁合金小粒徑粉末，具有較理想的軟磁性質。目錄 第一章 序論 1 第二章 基礎理論 2 2.1 旋轉電極理論 2 2.1.1 離心噴霧理論 2 2.1.2 旋轉電極特性 4 2.2 磁性的產生 5 2.3 磁性的種類 6 2.3.1 依磁化率劃分 6 2.3.2 依磁滯特性劃分 8 2.4 Fe-Al合金特點 9 2.5 Fe-Al二元合金相圖 10 2.6 Fe-Al軟磁合金之分類與應用 10 第三章 文獻回顧 12 3.1 Fe-Al軟磁合金相關研究 12 第四章 實驗設備與分析 15 4.1 實驗設計 15 4.2 旋轉電極製粉 16 4.2.1 旋轉電極設備 16 4.2.2 正極轉速校正 17 4.2.3 進給系統 17 4.2.3.1 程式與電路系統設計 17 4.2.4 粉末製備程序 18 4.3 Fe-Al-Ned合金預熔與熱處理 19 4.3.1 合金預熔 19 4.3.2 熱處理 19 4.4 數據分析 19 4.4.1 成分分析 19 4.4.2 金相觀察 20 4.4.3 X-ray 繞射分析 20 4.4.4 掃瞄穿透式電子顯微鏡 21 4.4.5 電子微探分析儀 21 4.4.6 振動試樣磁量儀 22 第五章 結果與討論 23 5.1 合金熔煉與製作 23 5.2 Nd損耗狀況 24 5.3 旋轉電極製粉 25 5.4 粉末平均粒徑與特性 26 5.5 磁性質之量測 27 5.6 顯微組織與成分分析 30 第六章 結論 32 第七章 未來實驗建議 34 第八章 參考文獻 9