納米復(fù)合永磁材料的微結(jié)構(gòu)和磁性能.pdf

1、本論文對Nd-Fe-B系稀土永磁材料的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合評述，討論了理論上影響納米復(fù)合永磁材料矯頑力的主要因素，重點(diǎn)研究了制備工藝、添加元素和微結(jié)構(gòu)對磁性能(尤其是矯頑力)的影響。我們的工作主要包括： 1．理論計(jì)算相分布和晶粒尺寸對納米復(fù)合永磁材料矯頑力的影響。 基于有效各向異性模型，并采用統(tǒng)計(jì)分析的方法，計(jì)算了矯頑力、晶粒尺寸和兩相體積分?jǐn)?shù)間的關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)軟磁性相體積分?jǐn)?shù)確定，兩磁性相晶粒尺寸相同時(shí)，材

2、料的矯頑力隨晶粒尺寸的減小單調(diào)遞減，在20nm左右矯頑力開始迅速降低：當(dāng)軟磁性相體積分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸一定時(shí)，材料的矯頑力H<,c>隨硬磁性晶粒的變化呈現(xiàn)極大值，此現(xiàn)象起源于軟、硬兩磁性相在納米復(fù)合永磁材料中的隨機(jī)分布結(jié)果；當(dāng)硬磁性相體積分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸一定時(shí)，材料的矯頑力H。隨軟磁性晶粒的減小而降低。 2．采用熔體快淬+晶化處理方法制備納米復(fù)合永磁材料，研究了制備工藝和添加元素對材料微結(jié)構(gòu)和矯頑力的影響。 (1)快淬速度對納

3、米復(fù)合永磁材料微結(jié)構(gòu)影響。Nd<,11>Fe<,83>B<,6>薄帶，在快淬速度為20 m/s時(shí)主要由α-Fe相和2∶14∶1相組成，但是其晶粒大小不均勻，磁性能不高；當(dāng)快淬速度增大到30 m/s時(shí)，樣品中α-Fe相和2∶14∶1相的含量減少，出現(xiàn)非晶態(tài)；當(dāng)快淬速度急劇增大到58 m/s時(shí)，樣品已經(jīng)完全處于非晶態(tài)。 (2)晶化處理對納米復(fù)合永磁材料微結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。晶化溫度和時(shí)間的選擇是相互制約的。為獲得優(yōu)異的硬磁性能，晶

4、化處理應(yīng)使非晶相充分晶化，同時(shí)又要避免晶粒長的過大。如果晶化溫度較低，處理時(shí)間應(yīng)延長一些，如果晶化溫度較高，則時(shí)間應(yīng)短一些。實(shí)驗(yàn)表明，低溫長時(shí)間熱處理比高溫短時(shí)間熱處理的結(jié)果稍好一些。在經(jīng)過650℃×5min晶化處理后得到的樣品的磁性能最好，其矯頑力在平均晶粒尺寸為22nm時(shí)達(dá)到最大值。室溫磁性能為：<,j>H<,c>=376kA/m，B<,r>=0.8T，(BH)<,max>=94kJ/m<'3>。 (3) 添加微量元素對納

5、米復(fù)合永磁材料微結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。在納米復(fù)合材料中，Co原子同時(shí)替代硬磁性相和軟磁性相中的Fe，使材料的各向異性和矯頑力提高。同時(shí)增強(qiáng)了正交換耦合相互作用，使居里溫度提高。Co可以作為摻雜元素進(jìn)入晶粒邊界，使薄帶在晶化處理時(shí)晶粒均勻、細(xì)小，有利于軟、硬磁性相的交換耦合作用，使得矯頑力增強(qiáng)。 Dy的添加可提高各向異性場和矯頑力，但Dy的添加會(huì)使樣品的居里溫度有所下降， Co的添加正好彌補(bǔ)了Dy的這一缺陷。采用58m/s的快淬速