晶界添加Dy-Fe系合金制备低重稀土烧结钕铁硼磁体的研究

摘要

随着钕铁硼磁体在新能源汽车、人工智能等领域的广泛应用，对磁体矫顽力和热稳定性的要求越来越高。目前，工业生产中常采用单合金的方法，添加重稀土元素镝或铽来提升磁体的矫顽力，制备高综合性能钕铁硼磁体。该方法重稀土的利用率低，生产成本高，剩磁和磁能积下降幅度大。本文通过晶界添加低熔点三元合金Dy80Fe13Ga7、Pr16Dy64Fe20、Dy80Fe20+Zn和Dy80Fe12Co8来大幅度提高磁体矫顽力、改善磁体热稳定性和耐腐蚀性。镝能够被高效利用，生产成本得到较大幅度降低，最终制备出低重稀土烧结钕铁硼磁体。 结果表明，添加Dy80Fe12Co8合金磁体综合性能最好，矫顽力提高了约37%，剩磁降低了4.5%。在20~150℃范围内，剩磁温度系数从-0.117%/℃优化到-0.105%/℃，矫顽力温度系数从-0.571%/℃优化到-0.567%/℃。晶界添加后磁体的不可逆磁通损失明显减小，热稳定性提高。添加Dy80Fe13Ga7合金矫顽力提升显著，但剩磁下降明显。添加Pr16Dy64Fe20和 Dy80Fe12+Zn剩磁下降很少，矫顽力提升幅度不大。对磁体烧结工艺进行探索，发现回火对磁体的剩磁和磁能积提升不大，但会大幅度提高磁体的矫顽力，最佳烧结工艺为1060℃×2h+890℃×1 h+500℃×2 h。 添加上述合金后磁体烧结时液相增多，晶粒边界的润湿性增加。Dy元素由晶界向主相晶粒内扩散，形成(Nd,Dy)2Fe14B硬磁化相，各向异性场增大，矫顽力获得大幅度提升。Pr元素使主相2:14:1体积分数增加，磁体的剩磁和磁能积都得到提升。然而，Ga元素进入主相取代部分Fe，造成硬磁相体积分数减少，剩磁下降明显。烧结过程中Zn元素易挥发会造成磁体缺陷增多。 由于钕铁硼磁体的主相与晶界相存在电势差，磁体在腐蚀环境下抗氧化腐蚀能力低。晶界腐蚀电位低，会被优先腐蚀。稀土与氧结合形成大量的RE2O3相，导致晶粒与晶界结合力变差，晶粒间产生空隙，最终造成晶粒脱落。通过添加Dy80Fe12Co8合金（≦1.5 wt.%）可改善磁体的耐腐蚀性能。 本文通过晶界添加不同的Dy-Fe系三元合金，制备了高矫顽力高热稳定的低重稀土烧结钕铁硼磁体；并进一步对磁体矫顽力增强机制和腐蚀机理进行了较系统深入的研究，具有较重要的学术和应用价值。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 永磁材料的发展史

1.3 烧结钕铁硼磁体发展

1.4 烧结钕铁硼的特点

1.5 烧结钕铁硼磁体的磁参量

1.6 钕铁硼磁体研究现状

1.7 研究目标与内容

第二章 实验方法

2.1 磁体的制备过程

2.2 检测分析方法

2.3 实验条件

2.4技术路线

第三章 添加不同Dy-Fe系合金制备烧结NdFeB磁体

3.1 添加Dy80Fe13Ga7合金制备烧结NdFeB磁体

3.2 添加Pr16Dy64Fe20合金制备烧结NdFeB磁体

3.3 添加Dy80Fe20+Zn合金制备烧结NdFeB磁体

3.4 本章小结

第四章 添加Dy80Fe12Co8合金制备烧结NdFeB磁体

4.1 添加Dy80Fe12Co8合金制备的磁体

4.2 烧结工艺对磁性能的影响

4.3 添加Dy-Fe系合金磁体的矫顽力增强机制研究

4.4 本章小结

第五章 磁体热稳定性及耐腐蚀性研究

5.1 烧结钕硼磁体热稳定性研究

5.2 磁体的耐腐蚀性能

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果