纳米晶双相Nd-Fe-B永磁体的研究

摘要

本文利用熔体快淬和晶化处理的方法制备纳米晶Nd2Fe14B/α-Fe双相复合永磁材料。本文研究的重点在于通过优化合金成分和工艺参数，来控制纳米晶Nd2Fe14B/α-Fe双相复合永磁材料的相组成和微观结构，以达到优化磁性能的目的。 利用XRD、DTA、TEM、VSM以及多功能磁测量仪等研究手段研究了B含量的变化对于快淬薄带组织和磁性能的影响，并探讨了Zr、Co和Pr元素加入对于合金磁性能的影响。结果表明，B元素含量的增加有利于提高Nd10Fe76.5Co4.5Zr3Bx(x=6，6.5)合金系快淬薄带的非晶形成能力，增加了硬磁相的数量，提高了磁体的内禀矫顽力。Zr元素的加入，可以提高Nd10Fe77.2Co4.5ZrxB6.3(x=2，3)磁体内禀矫顽力jHc和最大磁能积(BH)max。在合金Nd10.5Fe75.5Co5ZrxB6.5(x=1，2，2.5)系中，随着Zr含量的增加，粘结磁体退磁曲线的矩形度越好。但是Zr元素加入过多，会增加合金中非磁性相的含量，影响软硬磁相间的交换耦合作用，降低了磁体的磁性能，一般认为Zr含量的加入以2-3at％为宜。在Nd10Fe76Co4.5Zr3B6.5合金中，用部分Pr元素替代主相中的Nd元素，可以有效地提高磁体的内禀矫顽力。 用电弧熔炼快淬法制备Nd10Fe75Co5Zr3Cr0.5B6.5纳米双相永磁合金，快淬薄带(17m·s-1)经710℃/4min晶化处理后，得到该粘结磁体的最佳磁性能为Br=0.67T，jHc=707kA·m-1，(BH)max=74kJ·m-3。小型真空感应熔炼快淬炉制备的Nd10.1Fe76.2Co4.5Zr3B6.2快淬薄带(20m·s-1)经710℃/4min晶化处理，得到该粘结磁体的最佳磁性能为Br=0.70T，jHc=739kA·m-1，(BH)max=80.1kJ·m-3。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1稀土永磁材料的发展

1.1.1永磁材料简介

1.1.2稀土永磁材料的发展

1.2纳米晶复合永磁材料

1.2.1多相复合磁体的产生

1.2.2交换耦合作用

1.2.3纳米晶复合永磁材料的分类

1.3 Nd-Fe-B纳米晶复合永磁材料的制备方法

1.3.1熔体快淬法

1.3.2机械合金化法

1.3.3 HDDR法

1.3.4磁控溅射法

1.4 Nd-Fe-B纳米晶复合永磁材料的性能改善

1.4.1成分的优化

1.4.2工艺的优化

1.5 Nd-Fe-B纳米晶复合永磁材料的应用前景

1.6论文的选题意义和研究内容

1.6.1论文的选题意义

1.6.2论文的研究内容

第二章实验原理及方法

2.1样品的准备

2.1.1熔炼母合金

2.1.2熔体快淬法制备非晶薄带

2.1.3晶化处理

2.2样品的测试与分析

2.2.1差热分析(DTA)

2.2.2 X射线衍射分析(XRD)

2.2.3透射电镜(TEM)

2.2.4多功能磁测量仪

2.2.5振动样品磁强计(VSM)

第三章合金成分对纳米晶双相复合永磁材料组织和磁性能的影响

3.1前言

3.2实验方法

3.3 B元素含量的变化对Nd-Fe-B组织及结构的影响

3.4添加Zr元素对Nd-Fe-B组织及结构的影响

3.4.1Nd10Fe76.2Co4.5Zr3B6.3(Zr1)和ND10Fe77.2Co4.5Zr2B6.3(Zr2)粘结磁体磁性能的研究

3.4.2 Zr元素加入量对粘结磁体磁性能的影响

3.5 Pr元素部分替代主相中Nd元素

3.6本章小结

第四章Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料结构与磁性能的研究

4.1前言

4.2纳米晶Nd10Fe75Co5Zr3Cr0.5B6.5永磁材料的研究

4.2.1实验方法

4.2.2实验结果及讨论

4.3 Nd10.1Fe76.2Co4.5Zr3B6.2永磁材料的研究

4.3.1实验方法

4.3.2实验结果及讨论

4.4本章小结

第五章全文总结

参考文献

攻读学位期间撰写和发表的相关论文

致谢