표제지
목차
국문초록 13
1. 서론 15
2. 이론적 배경 17
2.1. 영구자석의 기초 17
2.1.1. 영구자석의 재료 17
2.1.2. 영구자석의 자기이력곡선 20
2.2. RE-Fe-B 계 영구자석 23
2.2.1. RE-Fe-B 계 영구자석의 특징 23
2.2.2. RE-Fe-B 계 영구자석의 결정자기이방성(Magnetocry-stalline anisotropy) 27
2.2.3. RE-Fe-B 계 영구자석의 보자력 향상 및 매커니즘 27
2.2.4. RE-Fe-B 계 영구자석의 잔류자화 향상 매커니즘 31
2.3. 희토류계 영구자석의 제조 방법 34
2.3.1. 멜트스피닝 공정(Melt-spinning Process) 34
2.3.2. 소결 공정(Sintering Process) 36
2.3.3. 열간변형 공정(Hot-deformation Process) 38
2.3.4. GBDP 공정(Grain Boundary Diffusion Process) 42
2.3.5. 도핑 공정(Doping Process) 42
3. 실험 방법 45
3.1. Ce-Fe-B 계 멜트스푼 분말 제조 45
3.2. 이방성 열간변형 자석 제조 46
3.3. 미세조직 제어를 통한 열간변형 자석의 특성 향상 48
3.4. 재료의 특성 분석 49
4. 실험 결과 및 고찰 50
4.1. 초기 분말 미세 조직에 따른 열간변형 자석의 자기적 특성 50
4.1.1. 모합금의 균질화 열처리 50
4.1.2. 비정질과 결정질 멜트스푼 분말 제조 52
4.1.3. 비정질과 결정질 멜트스푼 분말을 이용한 열간변형 자석의 특성 57
4.2. 입계확산 공정에 따른 열간변형 자석의 자기적 특성 향상 62
4.2.1. Nd-Cu를 이용한 GBDP 공정 후 자기적 특성과 미세구조의 변화 62
4.2.2. Nd-Cu를 이용한 도핑 공정 후 자기적 특성과 미세구조의 변화 67
4.2.3. Nd-Cu를 이용한 도핑 공정 후 정렬도 변화 73
5. 결론 78
6. 참고문헌 80
ABSTRACT 85
〈표 1〉 GHD_A와 GHD_C 자석의 자기적 특성 66
〈그림 2-1〉 영구자석의 발전과 성능 19
〈그림 2-2〉 영구자석의 자기이력곡선 22
〈그림 2-3〉 Ce₂Fe₁₄B 화합물의 결정구조 24
〈그림 2-4〉 (a) Ce-Fe-B와 (b) Nd-Fe-B의 삼원계 상태도 25
〈그림 2-5〉 Ce-Fe의 이원계 상태도 26
〈그림 2-6〉 결정립 크기와 보자력의 상관관계 30
〈그림 2-7〉 (a) 등방성과 이방성 자석의 모식도와 (b) 각 결정성에 따른 자기이력곡선 33
〈그림 2-8〉 멜트스피닝 공정 모식도 35
〈그림 2-9〉 소결자석의 제조 공정 모식도 37
〈그림 2-10〉 열간변형 공정 모식도 40
〈그림 2-11〉 열간변형 공정의 매커니즘 41
〈그림 2-12〉 GBDP 공정 전 후의 모식도 43
〈그림 2-13〉 도핑 공정을 이용한 열간변형 공정 모식도 44
〈그림 3-1〉 열간변형 공정 기기 사진 47
〈그림 4-1〉 모합금의 열처리 (a) 전과 (b) 후의 SEM-BSE 이미지 51
〈그림 4-2〉 멜트스피닝 공정 시 (a) 휠 속도 (b) 홀 사이즈 (c) 휠과 석영관 간의 거리 제어 모식도 54
〈그림 4-3〉 멜트스피닝 공정으로 제조된 (a) 결정질과 (b) 비정질 리본의 XRD 회절패턴 55
〈그림 4-4〉 멜트스피닝 공정으로 제조된 (a) 결정질과 (b) 비정질 분말 파단면의 SEM 이미지 56
〈그림 4-5〉 HD_A 자석의 (a) 저배율, (b) 고배율 이미지와 HD_C 자석의 (c) 저배율, (d) 고배율 이미지 59
〈그림 4-6〉 HD_C 자석의 (a) SEM-BSE 이미지와 (c) TEM 맵핑 이미지 60
〈그림 4-7〉 열간변형 공정으로 제조된 HD_A와 HD_C 자석의 자기이력곡선 61
〈그림 4-8〉 (a) Cu- Nd의 상평형 그래프와 (b) 제조된 Nd₇₀Cu₃₀ 멜트스푼 분말의 DSC 그래프 64
〈그림 4-9〉 GHD_A 자석의 (a) 저배율, (b) 고배율 SEM 이미지와 GHD_C 자석의 (c) 저배율, (d) 고배율 SEM 이미지 65
〈그림 4-10〉 (a) HD_A, GHD_A와 (b) HD_C, GHD_C 자석의 기이력곡선 66
〈그림 4-11〉 Nd₇₀Cu₃₀ 분말을 (a) (d) 5 wt.%, (b) (e) 10wt. %, (c) (f) 15wt.% 첨가한 DHD_C 자석과 DHD_A 자석의 SEM-BSE 이미지 69
〈그림 4-12〉 Nd₇₀Cu₃₀ 분말을 15 wt.% 첨가한 DHD_C 자석의 (a) TEM 맵핑 이미지와 (b) (c) (d) 라인스캔 이미지 ((a)에 화살표로 스캔 영역 표 70
〈그림 4-13〉 Nd₇₀Cu₃₀ 분말을 첨가한 양에 따른 (a) DHD_A (b) DHD_C 자석의 자기이력곡선과 (c) 자기적 특성 변화 71
〈그림 4-14〉 (a) HD_C와 (b) DHD_C 자석의 라인스캔 이미지 72
〈그림 4-15〉 Nd₇₀Cu₃₀ 분말을 (a) (d) 5 wt.%, (b) (e) 10wt. %, (c) (f) 15wt.% 첨가한 DHD_C 자석과 DHD_A 자석의 감자곡선 75
〈그림 4-16〉 Nd₇₀Cu₃₀ 분말의 첨가양에 따른 DHD_C 벌크 자석의 XRD 회절패턴 76
〈그림 4-17〉 Nd₇₀Cu₃₀ 분말을 15 w.t% 첨가한 DHD_C 자석 내의 서로 다른 영역 중 (a) RE-rich 상이 과도하지 않은 영역과 (b) RE-rich 상... 77