MS-SPS制備納米晶塊體雙相復(fù)合永磁研究.pdf

1、納米晶雙相復(fù)合磁體是近年來出現(xiàn)的一類新型永磁材料，其特點(diǎn)是將高飽和磁化強(qiáng)度的軟磁相與高磁晶各向異性的硬磁相在納米尺度下復(fù)合成為兼具高剩磁和高矯頑力的雙相復(fù)合磁體。理論計(jì)算表明，這類磁體具有卓越的磁性能，有望成為繼Nd-Fe-B以后的第四代稀土永磁材料。本文采用熔體快淬+放電等離子燒結(jié)(簡稱MS-SPS)工藝制備納米晶塊體雙相復(fù)合永磁。首先研究了制備高性能納米復(fù)合磁粉的工藝與成分，得到了高性能的同性快淬粉末；隨后研究了各向同性塊體納米復(fù)合

2、磁體的致密化過程，成功制備出全致密納米晶塊體雙相永磁材料；最后采用熱變形方法研究了各向異性納米晶塊體永磁的制備。 采用XRD、HRTEM、VSM等手段對熔體快淬法制備的納米晶雙相磁粉進(jìn)行系統(tǒng)研究。揭示了快淬輥速、晶化處理、合金元素添加對Nd8FebalB6合金組織結(jié)構(gòu)與磁性能的影響規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，確定了不同成分下高性能納米晶雙相磁粉的制備工藝。其中20m/s輥速下直接快淬Nd8FebalB6粉末獲得了最佳的磁性能為：Jr=1

3、.01T，Hci=517kA/m。稀土含量的變化以及元素的復(fù)合添加對提高矯頑力效果顯著，26m/s輥速下Nd9TbiFe83Cu1B6粉末的矯頑力達(dá)Hci=751kA/m。 采用XRD、HRTEM、B-H回線儀對放電等離子燒結(jié)法致密化塊體同性納米晶雙相復(fù)合永磁進(jìn)行了研究。著重分析了燒結(jié)壓力、燒結(jié)溫度、合金成分與磁體密度、組織結(jié)構(gòu)及磁性能的關(guān)系。成功的制備了低稀土含量下全致密納米晶雙相塊體永磁材料。其中Nd8FebalB6的最佳密

4、度在燒結(jié)溫度630℃，燒結(jié)壓力500MPa，保溫3min時(shí)獲得，密度為ρ=7.56g/cm3(相對密度達(dá)98.4％)，磁體最佳性能在溫度610℃下得到：Jr=0.98T，Hci=377.6kA/m，(BH)m=97.3kJ/m3。發(fā)現(xiàn)了燒結(jié)壓力的增大在提高磁體密度的同時(shí)具有抑制晶粒長大的作用；合金成分的改變會對磁體性能造成顯著影響以及Cu元素添加可以改善粉末燒結(jié)特性，提高磁體密度，成分為Nd9Tb1Fe83Cu1B6磁體在630℃，50

5、0MPa，3min工藝下密度達(dá)ρ=7.63g/cm3(相對密度99.3％)。確定了名義成分Nd8FebalB6、Nd10FebalB6、Nd9Tb1Fe83Cu1B6磁體為后續(xù)熱變形實(shí)驗(yàn)前驅(qū)體。 采用XRD、HRTEM、VSM、B-H回線儀，研究了放電等離子燒結(jié)熱變形各向異性納米晶雙相復(fù)合永磁材料，討論了形變速率、形變溫度、形變量以及合金成分變化對磁體組織性能的影響。其中，形變速率的增大有利于磁體各向異性形成，剩磁提高，但過快地

6、形變速率磁體易產(chǎn)生裂紋；形變溫度升高有利于形成各向異性，但溫度過高會導(dǎo)致晶粒長大，磁體性能下降；形變量增加可以增大磁體取向，但大形變量下磁體由于晶粒長大顯著，性能不高。研究發(fā)現(xiàn)用熱變形法制備各向異性納米晶雙相復(fù)合永磁的方法并不成功，原因在于低溫時(shí)無法變形，高溫時(shí)晶粒長大顯著。在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)觀察與理論分析，探討了納米晶復(fù)合磁體各向異性形成機(jī)理，提出了制約其變形異性形成，磁體性能下降的原因，摸索了高壓誘發(fā)法制備各向異性納米晶雙相永磁的