高磁晶各向異性合成及其矯頑力研究.pdf

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(guān)鍵，要想把材料的本征磁性能轉(zhuǎn)化為有效的永磁性能，需要根據(jù)材料特性引入不同的矯頑力機(jī)理。實(shí)驗(yàn)室獲得的燒結(jié)釹鐵硼磁能積已經(jīng)達(dá)到理論值的93％以上，但是矯頑力和磁晶各向異性場(chǎng)之間還存在較大差距，采用傳統(tǒng)燒結(jié)法制備的Nd2Fe14B永磁合金塊體晶粒尺寸在微米范圍，遠(yuǎn)大于Nd2Fe14B合金的單磁疇尺寸。通過細(xì)化晶粒的方法可以進(jìn)一步提高稀土永磁的矯頑力。此外，理論

2、和實(shí)驗(yàn)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(duì)于過渡族金屬合金永磁性能的研究還不夠系統(tǒng)，實(shí)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(gè)合金體系為研究對(duì)象，探索了合金顯微組織與磁性能之間的關(guān)系，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　在稀土鐵基塊體非晶合金的研究基礎(chǔ)上，利用銅模噴鑄快速冷卻Nd7Pr4Fe63Nb3B23合金，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅玫郊{米晶永磁體

3、，并研究其矯頑力機(jī)制。該合金由(Nd，Pr)2Fe14B和(Nd，Pr)1.1Fe4B4兩相結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(dá)1.7T。
　　采用球磨法制備了Mn53.3Al45C1.7永磁合金，研究其顯微結(jié)構(gòu)與磁性能的關(guān)系。采

4、用鐵磁相τ-MnAl作為初始相進(jìn)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(nèi)。合金的矯頑力隨球磨時(shí)間的延長(zhǎng)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(dǎo)致磁化強(qiáng)度降低。經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可以提高?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(dǎo)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(shí)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(duì)合金磁性能的影響。在Mn52.8Al45C1.7Ti0.5成分處球磨6個(gè)小時(shí)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(jìn)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(nèi)的本征磁性能，包括磁晶各向異性常數(shù)，自發(fā)磁化強(qiáng)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(nèi)顯示最高磁晶各向異性，室溫時(shí)，K1=450 kJ/m3，Ms=148 Am2kg-1。嘗試了不同球磨工藝對(duì)合金磁性能的影響，在干磨條件下，當(dāng)(Fe0.75Co0.25)2B合金顆粒破碎到5μm時(shí)顆粒間的冷焊過程

7、開始占主導(dǎo)作用，顆粒尺寸難以繼續(xù)細(xì)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(fù)合結(jié)構(gòu)，研究了球磨時(shí)間和(Fe0.75Co0.25)2B合金含量對(duì)復(fù)合體系磁性能的影響。當(dāng)(Fe0.75C