镝氢化物对烧结ND-Fe-B磁体性能和显微结构影响的研究

摘要

本文采用熔炼甩带、氢爆和气流磨等方法制备了Nd-Fe-B主相合金粉末，通过剪碎、氢化和球磨等方法制备了Dy、Dy-Ga合金及其氢化物粉末作为辅合金。然后按一定比例将主合金粉末和辅合金粉末混合磁场取向压型，并经过烧结和两次回火后得到磁体。采用X射线衍射(XRD)、AMT-4磁性能测量仪、示差扫描量热仪(DSC)、热重仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析测试手段研究了镝及其合金和他们的氢化物对磁体性能和显微结构的影响。主要研究结果如下:
　　未添加辅合金的磁体，磁体的剩磁高、矫顽力低，其原因在于配粉比例接近主相成分，添加的重稀土元素较少且熔炼添加，在磁体中分布非常均匀，富稀土晶界相较少，使得磁体致密度不高，缺陷和孔洞较多，主相之间没有很好的去磁交换耦合。
　　晶界添加镝氢化物(即DyH3、 DyH2)的磁体，能在磁体剩磁下降幅度不大的同时显著提高其矫顽力，当添加量达到2.0wt％时，磁体的矫顽力达到最大值。其原因在于镝氢化物的添加在烧结过程中会有一个脱氢过程，脱出来的氢会与磁体晶界中的氧结合，降低磁体中的氧含量，提高主相与富稀土相的润湿性，因而能提高矫顽力。其次，镝氢化物粉末非常细小，混合后能均匀分布在主相周围，烧结过程中能迅速沿晶界熔化，减少了磁体中的缺陷和孔洞，从而提高磁体的致密性，并且脱氢后的镝非常活泼，能迅速沿主相的边界层扩散形成一层硬磁壳层。
　　晶界添加Dy-Ga及其氢化物的磁体中发现，Dy-Ga氢化物在烧结过程中能减少磁体晶界中的氧含量，从而一定程度上提高了磁性能，并且Dy-Ga氢化物粉末更细，能更好地包裹主相进行烧结，从而提高了磁体的密度。因而相对同等量Dy-Ga粉末添加，氢化物粉末能更好的提高磁体剩磁和矫顽力。然而在加入过量的氢化物粉末后，在烧结过程中脱出的氢将与主相发生歧化反应，降低磁体的取向度，因而相对同等量Dy-Ga粉末的添加，氢化物粉末的添加将使磁体剩磁和磁能积下降更显著。此外，在烧结过程中Dy元素的充分均匀扩散起到了磁稀释的作用，这也是剩磁和磁能积显著下降的原因之一。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 烧结Nd-Fe-B永磁材料发展概述

1．3 烧结Nd-Fe-B永磁材料的显微结构和磁性能

1．3．1 烧结Nd-Fe-B的成分与显微结构

1．3．2 烧结Nd-Fe-B的性能

1．4 添加元素及添加方式对烧结Nd-Fe-B性能的影响

1．4．1 添加元素对烧结Nd-Fe-B性能的影响

1．4．2 添加方式对烧结Nd-Fe-B的影响

1．4．3 元素氢化物晶界添加对烧结Nd-Fe-B性能的影响

1．5 选题目的、意义及研究内容

第二章 实验方法

2．1 烧结Nd-Fe-B永磁体的制备

2．1．1 主辅合金设计、配料

2．1．2 主合金熔炼甩带制片

2．1．3 辅合金氢爆球磨制备

2．1．4 主合金氢爆气流磨制粉

2．1．5 磁场取向与成型

2．1．6 真空烧结与回火热处理

2．2 性能测试

2．2．1 磁性能测试

2．2．2 磁粉粉末粒度测试

2．2．3 磁体密度测试

2．3 磁体显微组织结构分析

2．3．1 X射线衍射分析

2．3．2 扫描电子显微镜及能谱分析

2．3．3 热重和差示扫描量热分析

第三章 镝氢化合物晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构和磁性能的影响

3．1 引言

3．2 DyH3晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构和磁性能的影响

3．2．1 DyH3的制备与成分研究

3．2．2 DyH3晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构的影响

3．2．3 DyH3晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体磁性能的影响

3．3 DyH2晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构和磁性能的影响

3．3．1 DyH2的制备与成分研究

3．3．2 DyH2晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构的影响

3．3．3 DyH2晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体磁性能的影响

3．4 本章小结

第四章 镝镓合金及其氢化物晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构和磁性能的影响

4．1 引言

4．2 镝镓合金晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构和磁性能的影响

4．2．1 镝镓合金的制备

4．2．2 镝镓合金晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构的影响

4．2．3 镝镓合金晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体磁性能的影响

4．3 镝镓合金氢化物晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构和磁性能的影响

4．3．1 镝镓合金氢化物的制备

4．3．2 镝镓合金氢化物晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构的影响

4．3．3 镝镓合金氢化物晶界添加对烧结Nd-Fe-B永磁体磁性能的影响

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

个人简介

攻读学位期间发表的学术论文和专利