高矫顽力纳米永磁及纳米复合永磁材料的制备与研究

摘要

本文重点研究了具有高矫顽力及温度稳定性的快淬NdFeB永磁材料和采用超高压/热变形的方法利用上述材料制备各向异性NdFeB永磁体及与具有高比例软磁性相的快淬粉混合后制备的块状、致密化的各向异性纳米耦合永磁材料。 首先研究了高矫顽力和高温度稳定性的快淬NdFeB永磁材料，主要研究了淬速、回火温度、回火时间和材料成份对快淬NdFeB粘结磁体磁牲能的影响，制备了矫顽力高达1481kA/m的Nd14Fe80B6粘结磁体和矫顽力高达1638kA/m的Nd14Fe72.7B6Co6.7Al0.3Ga0.3粘结磁体。其最高使用温度分别高达157℃和167℃。添加合金元素Co可以提高材料的居里温度，而Ga，Al的存在，出现晶间析出物，起到了细化晶粒并使其尺寸均匀分布的作用，从而提高材料矫顽力和温度稳定性。 其次，在前期研究基础上，利用上述高矫顽力的Nd14Fe72.7B6CO6.7Al0.3Ga0.3材料，采用超高压/热变形的方法，制备了具有Nd2Fe14B单永磁相的各向异性磁体，其磁性能为：Br=0.985T，Hci=572kA/m，(BH)max=122KJ/m3。研究表明，相对于上述高矫顽力快淬NdFeB材料，超高压/热变形永磁体矫顽力明显下降，说明各向异性永磁体的晶粒已经长大。 最后，利用不同比例Nd14Fe72.7B6Co6.7Al0.3Ga0.3和Pr5DyFe80.7Co6.7Al0.3Ga0.3B6两种硬、软磁性相的快淬粉相混合的方法，重点研究了合金成分对块体各向异性双相纳米复合超高压/热变形永磁体的影响。研究表明Nd14Fe72.7B6Co6.7Al0.3Ga0.3和Pr5DyFe80.7Co6.7Al0.3Ga0.3B6的混合快淬粉，经过超高压/热变形制备得到的永磁体磁性能明显小于Nd14Fe72.7B6Co6.7Al0.3Ga0.3超高压/热变形磁体。随着混合粉中Nd14Fe72.7B6Co6.7Al0.3Ga0.3质量分数的增加，超高压/热变形磁体的综合磁性能是提高的。添加大量Pr元素的Nd5.25Pr3.1Dy0.625Fe77.7Co6.7Al0.3Ga0.3B6磁体获得高矫顽力的热变形温度要比少量添加Pr元素的Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.1Co6.3Ga0.2Al0.2B5.6磁体获得高矫顽力的热变形温度要低100℃，从这点可以反映出Pr元素的存在使晶粒长大过快。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引言

1文献综述

1.1 永磁材料发展概述

1.2 快淬NdFeB材料的研究发展

1.2.1 组织结构对快淬NdFeB材料的影响

1.2.2 快淬工艺对快淬NdFeB材料的影响

1.2.3 晶化处理对快淬NdFeB材料的影响

1.2.4 合金元素对快淬NdFeB 材料的影响

1.3 制备快淬NdFeB粘结磁体的研究

1.3.1 粒度分布对性能的影响

1.3.2 粘结剂含量对磁体性能的影响

1.3.3 成型压力对磁性能的影响

1.3.4 磁体的氧化

1.4 纳米双相复合永磁材料

1.4.1 纳米双相耦合永磁材料的发展

1.4.2 纳米材料交换耦合相互作用与磁性能关系的有关理论

1.4.3 影响纳米复合稀土永磁材料磁性能的因素和提高磁性能的途径

1.5 材料密实化研究

1.5.1 放电等离子烧结(SPS)密实化研究

1.5.2 超高压密实化研究

1.6 热变形法产生各向异性

1.6.1 热变形工艺简介

1.6.2 热变形工艺对各向异性的影响

1.6.3 各向异性产生的原因简析

1.6.4 热变形法在稀土永磁材料制备中的应用

1.7 纳米耦合Nd-Fe-B永磁材料发展展望和应用前景

2 实验方法原理

2.1 快淬NdFeB的主要实验方法原理

2.1.1 实验流程

2.1.2 实验材料

2.1.3 磁性能分析

2.1.4 真空退火

2.1.5 粘结剂的选择和粘结磁体的制备

2.2 纳米复合材料的主要实验方法原理

2.2.1 实验流程

2.2.2 主要实验方法

3 高温度稳定性快淬NdFeB材料的研究

3.1 淬速对材料结构和磁性能的影响

3.2 退火工艺对材料磁性能的影响

3.2.1 退火时间对材料磁性能的影响

3.2.2 退火温度对材料磁性能的影响

3.3 快淬NdFeB高温稳定性的研究

3.4 本章小结

4 超高压/热变形工艺对磁体影响

4.1 密实化研究

4.1.1 SPS密实化

4.1.2 超高压密实化的研究

4.2 超高压/热变形制备各向异性永磁体的研究

4.2.1 超高压/热变形制备单硬磁相永磁体的研究

4.2.2 超高压/热变形制备软/硬磁性双相永磁体的研究

4.3 本章小结

5 添加合金元素后超高压/热变形永磁体存在问题及建议

结论

参考文献

在学研究成果

致谢