高磁晶各向異性合成及其矯頑力研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、永磁材料的磁性能由其本征磁性能和顯微組織共同決定,而高磁晶各向異性是獲得高矯頑力的關鍵,要想把材料的本征磁性能轉化為有效的永磁性能,需要根據材料特性引入不同的矯頑力機理。實驗室獲得的燒結釹鐵硼磁能積已經達到理論值的93%以上,但是矯頑力和磁晶各向異性場之間還存在較大差距,采用傳統燒結法制備的Nd2Fe14B永磁合金塊體晶粒尺寸在微米范圍,遠大于Nd2Fe14B合金的單磁疇尺寸。通過細化晶粒的方法可以進一步提高稀土永磁的矯頑力。此外,理論

2、和實驗都證明,在過渡族金屬合金中也可以獲得高磁晶各向異性,然而人們對于過渡族金屬合金永磁性能的研究還不夠系統,實際獲得的磁能積與理論磁能積還存在較大差距。本論文以(Nd,Pr)2Fe14B,MnAl和(Fe,Co)2B三個合金體系為研究對象,探索了合金顯微組織與磁性能之間的關系,主要研究內容如下:
  在稀土鐵基塊體非晶合金的研究基礎上,利用銅模噴鑄快速冷卻Nd7Pr4Fe63Nb3B23合金,經過適當的熱處理后,得到納米晶永磁體

3、,并研究其矯頑力機制。該合金由(Nd,Pr)2Fe14B和(Nd,Pr)1.1Fe4B4兩相結構組成,其中,硬磁性的(Nd,Pr)2Fe14B顆粒分布在順磁性相(Nd,Pr)1.1Fe4B4組成的基體中。(Nd,Pr)2Fe14B顆粒表現出單疇磁化行為和退磁特性,顆粒之間的交換耦合被順磁性相弱化,最終得到良好的永磁性能,矯頑力高達1.7T。
  采用球磨法制備了Mn53.3Al45C1.7永磁合金,研究其顯微結構與磁性能的關系。采

4、用鐵磁相τ-MnAl作為初始相進行球磨,得到具有磁各向異性的片狀粉末,且易磁化方向位于面內。合金的矯頑力隨球磨時間的延長而增大,但由于球磨過程降低了τ-MnAl鐵磁性相的原子有序度,導致磁化強度降低。經過適當的熱處理,可以提高τ-MnAl相的原子有序度,從而提高磁性能,然而,球磨過程降低了τ-MnAl的穩(wěn)定性,導致部分τ-MnAl在后續(xù)的熱處理過程中發(fā)生分解。合金在球磨5小時并在773K熱處理30min后獲得最優(yōu)磁性能:Mr=55 Am

5、2kg-1,μ0iHc=0.28T,(BH)max=2.05 MGOe。此外,還研究了Ni元素和Ti元素的添加對合金磁性能的影響。在Mn52.8Al45C1.7Ti0.5成分處球磨6個小時獲得最優(yōu)磁性能:(BH)max=2.11MGOe,Mr=51 Am2kg-1,μ0iHc=0.37 T。將球磨得到的Mn53.3Al45C1.7片狀粉末進行熱壓和熱變形,得到磁各向異性的永磁合金,易磁化方向與壓力方向垂直。
  通過制備單晶體研究

6、了(Fe1-xCox)2B(x=0.20,0.25,0.30,0.35)合金在10K-1000K溫度范圍內的本征磁性能,包括磁晶各向異性常數,自發(fā)磁化強度和居里溫度隨成分的變化。(Fe0.75Co0.25)2B合金在所有溫度范圍內顯示最高磁晶各向異性,室溫時,K1=450 kJ/m3,Ms=148 Am2kg-1。嘗試了不同球磨工藝對合金磁性能的影響,在干磨條件下,當(Fe0.75Co0.25)2B合金顆粒破碎到5μm時顆粒間的冷焊過程

7、開始占主導作用,顆粒尺寸難以繼續(xù)細化。濕法球磨可以避免顆粒之間的冷焊,將球磨顆粒尺寸降到2μm。最終在球磨合金中得到矯頑力為0.036 T。
  采用Mn53.3Al45C1.7合金作為硬磁相,(Fe0.75Co0.25)2B合金作為半硬磁相,通過球磨法制備了Mn53.3Al45C1.7/(Fe0.75Co0.25)2B兩相復合結構,研究了球磨時間和(Fe0.75Co0.25)2B合金含量對復合體系磁性能的影響。當(Fe0.75C

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