共伴生混合稀土納米晶磁體的工藝和磁性能研究.pdf

1、內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市的白云鄂博鐵礦是世界上罕見的多金屬共伴生礦，該礦中鐠、釹、鑭、鈰以共伴生形態(tài)與鐵共存。傳統(tǒng)的稀土永磁材料主要利用鐠、釹、鏑、鋱等稀土元素制備，導(dǎo)致鐠、釹等元素價格上漲，生產(chǎn)成本升高，而高豐度鑭、鈰元素的利用率較低，造成稀土資源的利用不均衡。另外，傳統(tǒng)永磁材料的制備方法忽略了稀土元素的共伴生特性，而太過追求原材料的純度，在稀土分離提純過程中伴隨著嚴(yán)重的資源浪費和生態(tài)環(huán)境污染。本論文利用混合稀土金屬(Misch-Metal

2、，簡寫為MM)制備資源節(jié)約型共伴生稀土永磁體，達(dá)到降低生產(chǎn)成本、資源高效綜合利用和環(huán)境保護(hù)的目的。
　　通過摸索最佳轉(zhuǎn)速制備了(Pr7.34Nd21.86)1-xMMxFe68.7Al0.1Cu0.12Co0.88B（x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.5）納米晶快淬帶，發(fā)現(xiàn)其矯頑力隨著混合稀土添加量的增大逐漸減小。當(dāng)混合稀土添加量為20 wt.%時，快淬帶的磁性能為，Br=7.4 kGs, Hcj=13.7

3、 kOe,(BH)max=11.8 MGOe。對納米晶快淬帶的XRD檢測結(jié)果分析，所有樣品中主相均為2：14：1四方相；由于部分La/Ce占據(jù)了Pr/Nd的晶位，導(dǎo)致晶格常數(shù)發(fā)生了變化，因此，隨著MM量的添加，主相的特征峰向右偏移。對(Pr7.34Nd21.86)0.8MM0.2Fe68.7Al0.1Cu0.12Co0.88B快淬帶的TEM檢測結(jié)果分析，統(tǒng)計確定薄帶平均晶粒尺寸約為30 nm。區(qū)域能譜掃描發(fā)現(xiàn)，添加混合稀土的磁體中，La

4、/Ce元素均勻地分布在快淬薄帶的邊界相中。晶粒間的交換耦合作用不僅取決于磁體主相晶粒的成分，同時也受晶間相含量的影響。通過計算不可逆磁化率μ0χirr，發(fā)現(xiàn)納米晶快淬薄帶在反磁化過程中表現(xiàn)出了均勻的反磁化機制。
　　采用單、雙合金的方法結(jié)合 SPS制備各向同性納米晶熱壓磁體，磁體具有相同的成分(Pr7.34Nd21.86)0.8MM0.2Fe68.7Al0.1Cu0.12Co0.88B(添加稀土揮發(fā)量均為1 wt.%)。摸索得到的

5、最佳制備工藝為熔體快淬速度為60 m/s，高能球磨1 h，燒結(jié)溫度600℃，燒結(jié)壓力500 MPa。兩種工藝制備的熱壓磁體中雙合金磁體磁性能高于單合金磁體，磁性能分別為：單主相(SMP)磁體Br=7.5 kGs，Hcj=9.2 kOe，(BH)max=9.2 MGOe；多主相(MMP)磁體Br=7.4 kGs，Hcj=10.9 kOe，(BH)max=11.2 MGOe。SMP磁體的居里轉(zhuǎn)變溫度Tc為563 K，低于MMP磁體的577

6、K。XRD檢測結(jié)果顯示，MMP磁體的主相峰存在多主相結(jié)構(gòu)，說明磁體中存在La/Ce元素不同分布的R2Fe14B相。兩種磁體的SEM照片中可以看到明顯的晶粒團簇結(jié)構(gòu)，且磁體中存在一定量的孔洞和裂紋。對兩種磁體中稀土元素 La/Ce/Pr/Nd的線掃描分析可知，SMP磁體內(nèi)部稀土元素的分布相對均勻；MMP磁體內(nèi)不同的晶粒團聚區(qū)域稀土元素呈梯度分布分布，存在富 La/Ce主相和貧 La/Ce主相。稀土元素的梯度分布則有效地抑制了 MMP磁體內(nèi)