高矫顽力钕铁硼磁性材料的研究

摘要

本论文对钕铁硼类稀士永磁材料的研究和发展现状进行了综合评述，重点研究了J高矫顽力钕铁硼磁性材料的成分设计、制备工艺、微观结构与磁性能的关系。我们的工作主要包括： 1．研究了高矫顽力烧结Nd-Fe-B磁体的制备工艺、成分、微结构和磁性能采用速凝薄带(SC)、氢破碎(HD)及气流磨工艺制粉(JM)、橡皮模等静压(RIP)脉冲磁场成型等新工艺来制各烧结钕铁硼磁体。介绍了新工艺的特点及其比传统工艺的优越性。采用新工艺，适当调节各工艺过程参数，优化铸片、粉末、坯块和烧结磁体的晶粒微结构，制备了高矫顽力烧结磁体。 采用添加微量元素方法，我们制备出了不同Dy、Co和Ga含量的Ndjl-xDyxFebaaC02B<,1>(X=1-7wt％)以及Nd<,27>Dy<,4>FebalCo<,2>Ga<,y>B<,1>(y=0.5，1.O，1.5,2.0wt％)烧结磁体。结果表明：Co元素添加可以提高烧结钕铁硼磁体的居里温度，降低温度系数，提高温度稳定性。添加Dy增强各向异性场、细化晶粒、抑制a-Fc枝状晶析出，从而提高磁体的矫顽力，但是Dy的添加使分子磁矩，磁体的饱和磁极化强度J<,5>及剩磁B<,r>降低，导致磁能积下降，所以Dy的添加量不宣过高，以3-4 wt％为好。Ga在晶粒边界起到很好的润湿作用，使晶粒边界变得更清晰，有效地减弱了晶粒间的交换耦合退磁作用，使矫顽力提高，降低不可逆损失，由于Ga的非磁性以及其昂贵性，磁体中Ga的添加量也不宜过多，以0.5 wt％左右为好。采用SC、HD、JM工艺，通过复合添加Ga,Dy和Co，成分为Nd27Dy<,4>Fe<,bad>Co<,2>Ga<,0.5>B<,1>磁体的室温磁性能达到：jHc=2035kA／m(25.57kOe)，B<,r>1.32T(13.2kG)，(BH)<,max>=320kJ／m<'3>(39.9MGOe)，磁体的矫顽力温度系数在20℃～150℃范围内为-0.530e％／d℃，其高温磁特性满足了永磁电机对磁体温度性能的要求。 2．采用熔体快淬+热处理方法制备纳米复合永磁材料，研究了制各工艺和成分对材料微结构和矫顽力的影响。 (1)制各工艺对纳米复合永磁材料微结构和磁性能的影响。Nd<,8>Fe<,88>B<,4>薄带在淬 速为15m／s时主要由α-Fc相和2:14:1相组成，但是晶粒大小不均匀，磁性能不高：当淬速增大到20m／s时，样品中α-Fe和2:14:1相的含量减少，出现非晶态；当淬速进一步增大到25m／s时，样品已经完全处于非晶态，经过660℃下 5min的晶化热处理后得到良好的磁性能，其矫顽力在平均晶粒尺寸为23nm时达到最大值。(2)添加元素对纳米复合永磁材料微结构和磁性能的影响。采用25m／s的淬速，通过添加Pr和Co得到Nd<,5>Pr<,3>Fe<,80>Co<,8>B<,4>薄带，经热处理后矫顽力明显提高。Pr的添加可提高各向异性场，提高矫顽力。与烧结NdFeB磁体中添加Co使矫顽力降低的影响不同，在纳米复合材料中，Co原子同时取代硬磁性相和软磁性相中的Fe，使材料的各向异性和矫顽力提高。同时Co还可以作为掺杂元素在晶粒边界生成Nd<,3>C0或Nd(Fe，C0)<,2>，抑制软磁性相的晶化，使晶粒均匀、细化，有利于软硬磁性相之间的交换耦合作用，矫顽力提高。 结果还表明：Pr的添加使得样品Nd<,s>Pr<,3>Fe<,88>ssB<,4>的居里温度比Nd<,8>Fe<,88>B<,4> 下 20℃。而添加Co弥补了Pr元素的这一缺陷，Co元素取代Fe优先占据J<,2>晶位和K<,2>晶位，增强了正交换相互作用，使居里温度提高，复合添加Pr,Co以后，样品Nd<,5>Pr<,3>Fe<,8D>B<,4>的居里温度达到600℃。

目录

文摘

英文文摘

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绪论

第一部分高矫顽力烧结Nd-Fe-B磁体的制备，微结构和磁性能

第二部分纳米复合永磁材料的微结构和磁性能

参考文献

致谢

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