Abstract
從對一、二、三代稀土永磁及新一代稀土磁石研發狀況的瞭解, 吾人試著以快速凝固法中之熔液旋淬方式, 研發新析出硬化型合金以改善ThMn12晶型稀土永磁的磁特性,以及運用低銅輪轉速控制成長c-軸優選方向晶粒而成異方性R-Fe-B旋淬薄片材料等二大研究方向。由於ThMn12晶型稀土永磁R(Fe,M)12 合金, 近來被廣泛研究而且有相當的進展。此新一代稀土永磁合金首要目的即降低稀土元素含量, 以求降低成本及對稀土元素的依賴度。然而軟磁相α-Fe 無法消除導致其矯頑磁力偏低。吾人乃嘗試加入SmzTM17,NdzF-e14B 或NdzB等成份。除添加NdzFe14B者外, 另兩項添加已達到吸收軟磁相α-Fe 及結晶出2-17, 或2-14-1相, 提供磁區壁栓固的位置, 形成析出硬化型淬合金, 并透過外加磁場、溫度對矯頑磁力的影響, 分析其磁化行為, 確認此合金為磁壁栓固型制約矯頑磁力生成硬化機構。此結果為世界上首次發現。本研究另一個方向成功地以溶液旋淬法研製出舉世夢寐以求的異方性旋淬薄片。研究分二方面進行, 一為以低銅輪轉速控制2-14-1相c-軸優選方向晶粒成長, 二為添加其他的合金元素用以增進R-Fe-B合金之矯頑磁力并促進優選方向晶粒的成長。結果發現, 溶液旋淬R-Fe-B合金, 透過適當銅輪轉速(Vs≒10m/s) 與適量合金元素添加(＜3at%)的控制, 已經成功研制出磁異向性優選方向晶粒成長之合金薄片。共選用23種元素, 40種以上合金組合添加。大部份元素添加均有助於對Vs＜10m/s 旋淬R-Fe-B之矯頑磁力及對自由面優選方向程度(DPO) 的促進, 但是不利於銅輪面優選方向程度的改善。最大磁能積達17.8MGOe, 此值為目前熔液旋淬異方性薄片磁性之世界記錄。旋淬薄片經研磨後亦呈現異方性, 但是矯頑磁力隨粉末顆粒大小而遞減; 殘磁反之。由合金薄片破斷表面觀察發現, 自由面之高優選方向程度主要為自由面表層優選成長細小之柱狀晶所貢獻。