基于工艺条件和成分设计对双相纳米晶复合永磁材料显微结构影响的研究

摘要

纳米晶双相复合永磁合金是一种引人注目的新型永磁合金，这类合金结合了硬磁相高磁晶各向异性和软磁相高饱和磁化强度等优点，通过纳米尺度下两相间的磁交换耦合作用获得高的综合磁性能。理论预计纳米复合永磁材料的磁能积高达800kJ/m3，高于任何一种单相永磁材料。这类材料还具有稀土含量低，化学稳定性好的特点，因此，它具有很高的实用价值，有可能成为新一代价格低廉的粘结永磁材料，将有良好的应用前景。
　　 本文首先研究了双相纳米晶复合永磁材料的成型工艺，包括保压压力和保压时间对磁体成型密度和磁性能的影响，结果表明磁体密度随保压压力的增加、保压时间的延长而增大，当保压压力为600MPa、保压时间为150s时，磁体密度达到最大，继续增加保压压力或延长保压时间，磁体密度将不再增加，还有可能造成型坯内部产生断裂，降低生产效率。本文所进行的实验均采用此压制工艺。
　　 其次，作者研究了双相纳米晶复合永磁材料的烧结工艺。双相纳米晶复合永磁材料烧结工艺共有两个变量：最高烧结温度和保温时间。根据差热分析曲线确定了烧结升温机制，升温速率为3～5℃，实验选取了三组试样，编号为3#、4#、5#，分别采用了不同的最高烧结温度，同时保温不同时间，最后得出4#试样烧制的最为致密，而其中又以保温时间为150min的试样致密性最高。而在金相分析中发现，试样内晶粒大小规则，分布均匀，极少有非晶相的存在。
　　 最后，作者研究了元素的添加对双相纳米晶复合永磁材料性能的影响。作者添加元素选择有代表性的置换型元素Co和掺杂型元素Mo，添加量控制在1.0wt％以下，实验共分六组，分别为添加不同元素和不同添加量。金相分析发现，六组试样中，添加Mo元素明显比添加Co元素的试样晶粒更加细小均匀，同时，在添加Mo元素的试样中，又以添加0.5wt％Mo的试样磁性能最好。最后得出结果：Co元素对磁体显微结构的改善不是很明显，但也显著提高了磁体的磁性能，Mo元素主要起了细化晶粒的作用，磁性能有所提高。