Nd-Fe-B esaslı sert (kalıcı) mıknatısların melt spinning yöntemiyle üretimi, yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu yüksek lisans tez çalışmada, Nd15Fe77B8 esaslı sert (kalıcı) mıknatısların en önemli üretim yöntemlerinden biri olan melt spinning yöntemiyle üretilen ve daha sonra yüzey etken maddeli bilyeli öğütme işlemiyle vakum altında öğütülen Nd15Fe77B8 esaslı sert manyetik tozların morfolojik, mikroyapısal, termal ve manyetik özelikleri incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında farklı yüzey özeliklerinde (dokulu ve düz) ve yüzey sıcaklığında (oda sıcaklığı ve -5 °C) bakır diskler kullanılarak Nd15Fe77B8 manyetik alaşım tozları üretilmiştir ve 90-390 dakika arasında değişen sürelerde koyucu ortam altında öğütülmüştür. Düz disk ile lifsi ve pulsu tozlar üretilirken dokulu disk kullanılarak küresel tozlar üretilmiştir. Oda sıcaklığında ve -5 °C'de düz disk ile üretilen ve en düşük kalınlığa sahip (5 μm) pulsu tozlar için soğuma hızları sırasıyla 4,3x106 ve 5,95x106 K/s olarak hesaplanmıştır. Çalışma kapsamında yapılan SEM, TEM, EDS ve XRD analizlerinde mikroyapının Nd2Fe14B sert manyetik fazı ve yumuşak manyetik faz olan α-Fe ve Nd'ca zengin fazlarından oluştuğu görülmüştür. Melt spinning yöntemiyle üretilen pulsu ve küresel tozlar için azalan tane boyutu ile birlikte Curie sıcaklığı artmış ve maksimum Curie sıcaklığı (346,32 °C) -5 °C yüzey sıcaklığına sahip düz disk ile üretilen ve 390 dk koruyucu ortam altında öğütülen tozlardan elde edilmiştir. VSM cihazında gerçekleştirilen ölçümler neticesinde en yüksek koersivite değeri 4,375 kOe bulunmuş, bu ölçüm soğutulmuş düz disk kullanılarak üretilen ve 390 dk öğütülen tozlardan alınmıştır.Anahtar Kelimeler: Nd15Fe77B8 manyetik alaşım, Melt spinning, Yüzey etken maddeli öğütme

In this study, Nd15Fe77B8 hard magnetic alloy powders were produced with melt spinning method and the produced powders were milled with high energy ball milling method under vacuum atmosphere with addition of surface reactant material. The morphologic, microstructural, thermal and magnetic properties of produced powders were investigated. The Nd15Fe77B8 magnetic alloy powders were produced by the copper wheel having different surface properties (smooth and texture) and surface temperatures (20 °C and -5 °C) and the produced powders were milled with various milling times ranging from 90 to 390 minutes. The shapes of produced powders changed with wheel properties. Fiber and flaky shaped powders were produced with smooth surface wheel and spherical shaped powders were produced with the surface textured wheel. The cooling rates of produced powders changed with powder size and with wheel surface temperature. The cooling rate of 5 μm thick flaky shaped powders produced with smooth surface wheel at room temperature and -5 °C surface temperatures were calculated as 4,3x106 and 5,95x106 K/s, respectively. The microstructure of produced powders consisted with different phases such as Nd2Fe14B hard magnetic phase, soft magnetic α-Fe phase and Nd-rich phase. The Curie temperatures and coercivities of produced powders significantly changed with high energy ball milling and the values increased with decreasing powder size. The maximum Curie temperature and coercivity values were obtained as 346 °C and 4,375 kOe for smooth surface wheel with -5 °C surface temperature and with 390 minutes milling time, respectively.Key Words: Nd15Fe77B8 hard magnetic alloy, Melt spinning method, Surfactant-assistant ball milling