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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林宜慧
研究生(外文):Yi-Hui Lin
論文名稱:Co-Hf系奈米晶薄帶磁性及相變化之研究
論文名稱(外文):Magnetic properties and phase evolution of Co-Hf-type nanocomposite ribbons
指導教授:張文成張文成引用關係
指導教授(外文):Wen-Cheng Chang
口試委員:邱軍浩張晃暐
口試委員(外文):Chun-Hao ChiuHuang-Wei Chang
口試日期:2013-06-20
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:物理學系暨研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:奈米晶薄帶
外文關鍵詞:Co-Hf
相關次數:
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本研究第一部份採用熔融旋淬法將CoxHf (x = 3、4、4.5、5、6、7)二元合金製成薄帶,並進行其相變化及磁性之研究。當x = 4.5-7時薄帶內都存在同一磁性相,其TC值為770K。由於Hf與Zr的原子半徑幾乎相等,其性質極為相似,而由Co-Zr 薄帶中之 Co11Zr2相的TC值約為760K,推測在770K的相可能是Co11Hf2。而x=4.5-3之薄帶熱處理後的TMA圖中觀察到兩個磁性相,其TC值分別為770K和840K,根據XRD的分析推測TC為840K的磁性相可能為Co7Hf2相。而隨著x減少,在外加磁場為12 kOe時之磁化量(σ12kOe)及殘餘磁化量(σr)隨之線性降低。於此系列合金薄帶中,在x = 4.5時有最佳的矯頑磁力(iHc),其值為2.8 kOe。接著選擇Co86.5Hf13.5為主合金並以B置換部分Hf。適量的B添加有助於細化晶粒並進一步的提升整體的磁特性,在B為 2.5 at% 時有最佳的磁性,其磁特性為Br = 6.9 kG、iHc = 2.3 kOe及(BH)max = 5.4 MGOe。另一方面,利用耐火元素Nb、Zr、Ti及Cr添加於Co86.5Hf10.5M1B2合金薄帶中,結果顯示除了Zr之外,Nb、Ti及Cr皆易使合金薄帶之結構非晶化。而適量Zr的添加會使磁化量(σ12kOe)、殘餘磁化量(σr)、Br、iHc及(BH)max都隨之提升,最佳磁特性出現在成分為Co86.5Hf10.5Zr1B2之合金薄帶,其磁性為Br = 7.4 kG、iHc = 2.7 kOe及(BH)max = 6.6 MGOe,為本研究中磁性最佳之成分。接著進一步地探討Co87.3-xHf10.7+xB2 (x = 0、1、2、3、4、5、6及7)之磁特性,當x = 5時有最佳矯頑磁力,其磁性為Br = 5.0 kG、iHc = 3.6 kOe及(BH)max = 4.3 MGOe。最後,於(Co1-yFey)82.3Hf15.7B2之系統以Fe去置換Co,發覺隨著Fe含量的增加,薄帶之飽和磁化量有小幅降低再提高的現象,而本質矯頑磁力隨著Fe含量的增加而驟降。
In this work, the ribbons with the nominal composition of CoxHf (x=3, 4, 4.5, 5, 6 and 7) ribbons were prepared by melt-spinning technique at a wheel speed of 40 m/s. The effects of Hf content on magnetic properties, phase evolution and microstructure of the as-spun and annealed ribbons have been investigated. The ribbons with x = 4.5-7 existed one magnetic phase with a TC near 770K. Since the TC of Zr2Co11 is 760K, we presume that the phase with TC near 770K is Hf2Co11 due to a similar atomic radius and chemical characteristics between Zr and Hf. Two magnetic phases with TC near 770K and 840K are found in the annealed ribbons with x = 3, 4 and 4.5. Based on the XRD patterns, the phase with TC near 840K might be Hf2Co7. Meanwhile, it was found that σ12kOe and σr are decreased with increasing x content. The largest iHc of 2.8 kOe is obtained in ribbon with x=4. On the other hand, the effect of B substitution for Hf in melt spun Co86.5Hf13.5-xBx (x=0-3.5) ribbons has also been investigated. The addition of proper B is effective for grain refinement, leading to the improvement of magnetic properties. The magnetic properties of Br = 5.2 kG, iHc = 4.5 kOe, and (BH)max = 5.3 MGOe are attained in x=2.5 ribbon. Next, the effect of M (M = Nb, Zr, Ti and Cr) substitution for Hf in melt spun Co86.5Hf10.5M1B2 ribbons were investigated. XRD results show that amorphous phase is easily formed in Co86.5Hf10.5M1B2 ribbons with M = Nb, Ti and Cr. Only M = Zr could retain crystalline phase and improve the magnetic properties of the as-spun ribbons. The optimal magnetic properties of 7.4 kG, iHc=2.7 kOe and (BH)max=6.6 MGOe are obtained in Co86.5Hf10.5Zr1B2 ribbon. Furthermore, Co87.3-xHf10.7+xB2 (x=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7) ribbons were also studied systematically. The highest intrinsic coercivity of 3.6 kOe are found in the ribbon with x=5. Finally, partial substitution of Fe for Co in (Co1-yFey)82.3Hf15.7B2 show that σ12kOe can be slightly enhanced, but iHc is decreased drastically with increasing y.
中文摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 V
圖目錄 VI
表目錄 X

第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2永磁材料之種類及發展簡介[1] 3
1-3熔融旋淬技術的應用簡介 7
1-4 Co-Hf-B之發展與文獻簡介 8
1-5研究動機與目的 12
第二章 基礎理論 14
2-1磁性起源 [21-25] 14
2-2磁性體分類 17
2-3磁滯曲線 21
2-4磁交互作用與磁異向性 23
2-5交換藕合效應及晶粒間的交互作用 27
第三章 實驗方法 34
3-1實驗流程 34
3-2合金薄帶的製備 35
3-2-1合金配製 35
3-2-2合金熔煉 37
3-2-3熔融旋淬 38
3-3薄帶磁性的量測與分析 41
3-3-1磁性量測-VSM 41
3-3-2磁性相分析-TMA 41
3-3-3結構鑑定-XRD 43
3-3-4微結構組織觀察-TEM 44
第四章 結果與討論 45
4-1 CoxHf (x=7、6、5、4.5、4、3)合金薄帶磁性及相變化之研究 45
4-2 B置換Hf對Co86.5Hf13.5-xBx系列合金薄帶磁性及 61
相變化之影響 61
4-3 Nb、Zr、Ti及Cr置換Hf於Co86.5Hf10.5M1B2 69
系列薄帶之磁性及相變化 69
4-4 Zr置換Hf於Co86.5Hf11.5-xZrxB2系列薄帶之磁性及相變化 79
4-5 Hf含量的變化對Co87.3-xHf10.7+xB2系列合金薄帶磁 89
性及相變化之影響 89
4-6 磁性元素Fe的置換對(Co1-yTy)82.3Hf15.7B2系 94
列合金薄帶磁性及相變化之影響 94
第五章 結論 97
參考文獻 99

參考文獻
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