Nd-Fe-B/Tb-Fe-B烧结磁体的成分、元素分布与磁性能

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bai1988ping
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Nd-Fe-B永磁体自1983年问世以来,由于其高剩磁、高磁能积,广泛应用于各个领域。虽然磁体剩磁和最大磁能积已经接近理论值,但矫顽力却不到理论值的三分之一。提高Nd-Fe-B永磁体矫顽力,才能拓展磁体的应用范围,进一步提升磁体价值。Tb-Fe-B磁体具有超高的磁晶各向异性场和矫顽力,采用传统方法在Nd-Fe-B永磁体中添加Tb元素,磁体矫顽力得到提高,但提高程度有限。将Nd-Fe-B和Tb-Fe-B粉末混合制备成双主相烧结磁体,磁体磁性能可以更大程度得到提高。本论文通过调整Nd-Fe-B和Tb-Fe-B合金的成分,研究双主相磁体的元素分布、组织形貌和磁性能的关系,为进一步提高磁体磁性能提供理论依据和实验基础。通过添加Nb元素制备Nd12.2Fe81.8-xNbxB6(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7)烧结磁体。未添加Nb元素的Nd12.2Fe81.8B6烧结磁体矫顽力为7.20kOe,Nb元素添加量为0.3 at.%时,磁体矫顽力为9.17 kOe,提高了约2 kOe。继续增加磁体中Nb元素含量,磁体矫顽力增加程度变得不明显,而且剩磁和磁能积降低幅度大。从磁体元素分布来看,Nb元素主要富集在晶间相,这可能起到优化主相晶粒边界的作用,提高磁体的矫顽力。但过多添加Nb元素,会导致磁体磁性能降低。将Nd12.2Fe81.8-xNbxB6和Tb17Fe75B8混合制备成双主相烧结磁体,其中Tb含量为磁体总重量的2 wt.%。未加Nb元素的双主相磁体矫顽力为15.89 kOe,Nb元素加入量为0.3 at.%时,磁体矫顽力提高了3.5 kOe,磁体的剩磁和磁能积几乎没有下降。当Nb元素含量为0.5 at.%时,磁体的磁能积从37.76 MGOe降低到34.89 MGOe。继续增加磁体中Nb元素,双主相烧结磁体的磁性能变差。Nb元素添加对传统Nd-Fe-B磁体和Nd-Fe-B/Tb-Fe-B双主相磁体磁性能的影响规律基本一致,Nb元素添加量为0.3 at.%时,剩磁和磁能积基本不变,磁体矫顽力得到提高。Tb元素分布对Nd-Fe-Nb-B/Tb-Fe-B双主相烧结磁体的磁性能也会产生影响。将Nd12.2Fe81.5Nb0.3B6与Tb13+xFe79-xB8(x=0,2,4,6,8,10)粉末按一定比例混合制备烧结磁体,其中Tb含量为磁体总质量2 wt.%,通过调整Tb-Fe-B合金中Tb元素含量,来优化磁体的磁性能。Nd12.2Fe81.5Nb0.3B6/Tb13Fe79B8磁体矫顽力为14.37 kOe,将Tb13Fe79B8调整为Tb17Fe75B8时,磁体矫顽力为19.46 kOe,矫顽力提高了5.09 kOe。Tb-Fe-B中Tb元素含量继续提高时,磁体的矫顽力还会小幅度提高,但磁体的剩磁和磁能积明显降低。将Tb17Fe75B8调整为Tb23Fe69B8时,磁体磁能积从37.76 GMOe降到33.27 MGOe。从磁体元素分布来看,增加Tb-Fe-B合金中Tb元素含量,Tb-Fe-B中多余的Tb原子进入晶间相,一部分进入Nd-Fe-B主相,在Nd-Fe-B主相边界形成(Nd,Tb)2Fe14B壳层,增强晶粒边界磁晶各向异性场,双主相磁体反磁化形核场提高,磁体矫顽力提高。但过多增加Tb-Fe-B合金中Tb元素含量,磁体中稀土含量增加,磁体的剩磁和磁能积降低。为进一步研究Tb-Fe-B添加量对磁体矫顽力的影响,将Nd12.2Fe81.5Nb0.3B6分别和2.6wt.%,5.2 wt.%,7.8 wt.%,13wt.%,18.2 wt.%的Tb17Fe75B8混合制备成双主相烧结磁体。Tb17Fe75B8加入量为2.6 wt.%时,矫顽力从9.17 kOe提高到15.49 kOe,磁体矫顽力增加了6.32 kOe。Tb17Fe75B8加入量为5.2 wt.%时,矫顽力提高到19.46kOe,继续增加Tb-Fe-B加入量,矫顽力几乎呈线性增加。与传统方法制备烧结磁体相比,双主相烧结磁体矫顽力增加的幅度更大。从元素分布来看,随着Tb17Fe75B8添加量的增加,除了Tb元素一部分取代Nd在晶粒边界形成(Nd,Tb)2Fe14B相外,磁体中Tb-Fe-B相含量也会增多,Tb-Fe-B相会阻止Nd-Fe-B相的反磁化,磁体矫顽力增强效果更显著。
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