$Nd_{15 -x}Dy_xFe{77}B_8$ 소결자석의 보자력 향상 기구에 관한 연구

Abstract

IV-1-4. $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 소결 자석은 TEM 및 X-ray를 이용한 미세 구조 관찰 결과 열처리 조건에 관계없이 $Nd_2Fe_{14}B$, B-rich 및 Nd-rich의 세가지 상으로 이루어져 있었다. 그러나, 보자력은 소결 후 열처리 및 급냉에 의하여 크게 증가하였으며, 반복 열처리 시 급냉과 서냉을 번갈아 행함에 따라 보자력은 가역적으로 증가 또는 감소하였다. 이러한 보자력의 변화 거동은 dhcp 구조의 Nd-rich상의 생성 및 소멸과 일치하였으며, 열처리 후 급냉에 의하여 보자력이 증가된 시편은 fcc구조의 Nd-rich 상이외에도 dhcp 구조의 Nd-rich 상을 포함하고 있었다. 열처리에 따른 보자력의 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 알려진 $Nd_2Fe_{14}B$ 상에서는 뚜렷한 구조의 변화는 관찰되지 않았다. 그러나, $Nd_2Fe_{14}B$ 상에 의한 X-ray peak들의 회절 강도가 열처리와 급냉에 의하여 크게 증가하였으며, 반복 열처리 시 급냉과 서냉을 행함에 따라 회절 강도의 증가 및 감소는 dhcp Nd-rich 상의 경우와 같이 가역적이었다. 이는 열처리와 급냉에 의하여 $P4_2/mnm$ 구조인 $Nd_2Fe_{14}B$ 상을 이루는 원자들의 규칙화 정도(degree of ordering)가 증가하였기 때문인 것으로 여겨지며, 이러한 규칙화의 증가는 anisotropy field의 증가를 가져와 $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 소결 자석의 보자력 증가에 기여했을 것으로 생각된다. IV-2-5. 요약 $Nd_{15-x}Dy_xFe_{77}B_8$ 소결 자석은 Dy의 함량 x에 관계없이 $600\,^\circ\!C$의 열처리 온도에서 최대 보자력이 얻어졌으며, x의 증가에 따라 보자력은 소결 상태에서는 3.51 kOe/at\%Dy의 비율로, $600\,^\circ\!C$에서 열처리하였을 때는 3.47 kOe/at\%Dy의 비율로 크게 증가하였다. 또한, $(BH)_{\max}$는 Br이 최대인 $650\,^\circ\!C$의 열처리 온도에서 가장 높은 값이 얻어졌다. 미세 조직 관찰 결과 Dy의 함량이 가장 높은 x=1.5인 자석에서도 새로운 상의 형성은 관찰되지 않았으며, 첨가된 Dy는 $(Nd,Dy)_2Fe_{14}B$, B-rich 및 Nd-rich 의 세 가지 상 모두에 존재하였다. WDS를 이용한 조성 분석 결과 강자성 $(Nd,Dy)_2Fe_{14}B$ 상의 Dy/Nd의 비가 Nd-rich 상에서 보다 높게 나타났다. 따라서, Dy 첨가에 의한 보자력의 증가는 Dy가 강자성 $(Nd,Dy)_2Fe_{14}B$ 상의 Nd 자리에 치환되어 anisotropy field를 증가시켰기 때문으로 생각된다.