多主相(Nd,Ce)-Fe-B磁体微观结构与磁性能的晶界调控研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a294104136
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Nd-Fe-B永磁体因其具有高的综合磁性能而得到广泛应用。将储量丰富且价格低廉的Ce应用于Nd-Fe-B磁体以制备高性能(Nd,Ce)-Fe-B磁体,既可以降低磁体的制造成本,又能够促进稀土资源的平衡利用。然而,低的矫顽力和温度稳定性一直是限制(Nd,Ce)-Fe-B磁体应用的难题。通常通过扩散重稀土元素(Dy、Tb等)形成具有高磁晶各向异性场的硬磁壳层来提高磁体的矫顽力和温度稳定性,但这不仅加剧了重稀土资源的日益消耗,而且导致磁体制造成本增加。为了解决上述问题,本文以微磁学模拟和热力学计算为理论支撑,采用双主相工艺制备(Nd,Ce)-Fe-B磁体,通过晶界添加Pr F3+Cu粉以及Y-Gd基合金来优化磁体微观结构,以期在不使用重稀土元素Dy、Tb的基础上,制备出高矫顽力和高温度稳定性的(Nd,Ce)-Fe-B磁体。利用微磁学模拟探究了多主相(Nd,Ce)-Fe-B磁体的晶界相结构、主相晶粒尺寸以及主相成分对磁体磁性能的影响规律。模拟研究发现:当晶界相为非磁性时,沿晶粒分布的晶界相层越厚,越有利于磁体矫顽力Hcj提高;而当晶界相为磁性时,磁体Hcj随晶界相磁性的增强而显著降低。另外,主相晶粒越细小,越有利于磁体Hcj提高;Pr扩散后在主相晶粒表面形成的((Nd,Ce)1-xPrx)2Fe14B壳层,提高了形核场,从而显著提高了磁体的Hcj和温度稳定性。低熔点Y-Gd基合金扩散后生成的非磁性晶界相也显著提高了磁体的Hcj,同时Y、Gd扩散后形成了具有高居里温度Tc和正各向异性场温度系数的壳层结构,改善了磁体的温度稳定性。晶界添加Pr F3+Cu粉有效改善了多主相(Nd,Ce)-Fe-B磁体的微观结构和磁性能。热力学理论计算表明,Pr扩散进主相晶粒内部有利于削弱多主相磁体烧结过程中的Nd、Ce互扩散行为;Cu更易于扩散进晶界相,有利于提高晶界相的润湿性。实验研究发现,添加Pr F3+Cu粉可以在少量降低Br的基础上提高磁体的Hcj。当添加1wt%的Pr F3+Cu粉时,磁体的Hcj达到最大值1115.2k A/m,与未添加磁体相比,Hcj提高了6.41%,而Br仅降低了2.11%。这主要是因为Pr F3+Cu粉的添加增加了主相片层以及主相晶粒间的富RE相,改善了磁体的界面结构,同时Pr扩散进入主相内部取代Nd、Ce形成了具有较高磁晶各向异性场的((Nd,Ce)1-xPrx))2Fe14B壳层,抑制了反磁化畴形核。另外,微观结构研究还发现,Pr F3+Cu粉的添加还有利于抑制片层颗粒界面处晶粒的异常长大,降低磁体中Nd、Ce互扩散,这也是Hcj得到增强的重要原因。晶界添加Y-Gd基合金有利于改善多主相(Nd,Ce)-Fe-B磁体的微观结构,增强矫顽力和温度稳定性。热力学计算表明,Y、Gd元素易于扩散进入主相晶粒内部,取代主相中的Nd和Ce形成(Nd/Ce1-xY/Gdx)2Fe14B合金相,有利于抑制Nd、Ce互扩散行为。实验研究表明,随着Y-Gd基合金添加量增加,磁体Hcj逐渐升高。当添加4wt%的Y-Gd基合金时,磁体Hcj显著提高至1131k A/m,较未添加磁体(Hcj=1007k A/m)提高约12.3%。磁体矫顽力的提高主要是因为Y-Gd基合金添加增加了主相片层以及主相晶粒间的富RE相,促使主相晶粒间形成了均匀的非磁性晶界相层,增强了主相晶粒间的去磁耦合作用,这与微磁学模拟研究结果一致。此外,Y-Gd基合金添加显著提高了磁体的温度稳定性。磁体的剩磁可逆温度系数和矫顽力可逆温度系数的绝对值均随Y-Gd基合金添加量的增加而减小,当添加量为4wt%时,磁体同时具有高的高温矫顽力和磁能积。另外,微观结构研究发现,Y-Gd基合金的添加不仅抑制了界面处主相晶粒的异常生长,而且降低了Nd、Ce互扩散行为。
其他文献
随着人们生活水平和健康意识的提高,人体寄生虫疾病得到了较好的抑制。然而我国幅员辽阔,各地发展不平衡,在一些区域食源性寄生虫问题凸显,寄生虫病的防治工作不容乐观。在寄生虫病的防治过程中,重点在于如何快速检测与诊断。目前,常见的寄生虫病检测与诊断方法主要通过采集排泄物,利用显微镜通过人工查看方式来判断,该方法诊断效率不高,并且准确性受人为因素影响较大,如何将现有的图像处理技术和机器学习方法做有效的结合
水稻真菌病害在线智能检测是国家《数字农业农村发展规划(2019-2025年)》的必然要求,但研究发现稻瘟病、稻曲病等真菌病害主要依靠孢子在空气中传播,速度快、危害大。但是以气传孢子为媒介的水稻真菌病害检测存在几个弊端:(1)空气中微生物成分复杂,包含花粉、孢子、PM2.5、气溶胶等体积位于几纳米到几十微米的颗粒态物质,水稻真菌孢子难以直接分离。(2)水稻真菌孢子浓度低,即使在病害爆发阶段,空气中浓
人口的增长以及人类活动的加剧,导致了物种栖息地的日渐退化,种群数量的动态演化和生态系统的可持续发展成为了研究热点。本文考虑到种群个体的异质性,为更好表述种群间的相互作用,研究种群个体间的复杂联系。本文基于复杂网络理论、微分方程定性理论以及复杂网络上的传染病模型,将种群模型与耦合复杂网络相结合,利用生态系统的结构特征与耦合网络的良好相性,建立了具有网络特征的种群动力学模型,并对该模型进行动力学分析和
核聚变堆的第一壁结构材料直接面对等离子体,需承受14.1 Me V高能中子辐照,故须具有良好的抗辐照损伤性能。第一壁结构件往往需要钨极氩弧焊焊接成形,而焊缝是焊接接头中的薄弱区域之一。中国低活化马氏体(CLAM)钢是核聚变示范堆第一壁结构材料的首选合金之一,针对CLAM钢焊缝的辐照损伤问题开展研究具有重要意义。本研究将运用He+离子辐照模拟中子辐照,分析辐照剂量(5×1015、5×1016、1×1
精准农业中的实时混药与精准施药是促进农药减施增效的两大重要手段。实时混药与变量喷雾的一体化协调工作可进一步提高农药利用率、保护操作人员安全和减少农药污染。本文设计了基于植株靶标喷施量需求的实时混药和变量施药同步协调控制系统,实现低量实时混药与变量喷雾精确施药,本文主要研究内容如下:(1)针对实时混药作业中高精度混药比和低混药残余量的需求,设计了一种基于水、药流量同步控制的实时混药系统。该系统主要由
随着现代科学技术的进一步发展,人们的日常活动对电力的需求呈现出了逐渐增加的趋势。而精确有效的区域电力负荷预测研究,不仅能帮助供电企业制定合理的电力分配计划,而且能提高电力调度效率以及降低电力输送损耗。因此,寻找一种具有较高精度的短期电力预测方法显得尤为重要。本文从沛县区域、工业园区和企业三个不同角度开展了短期电力负荷预测研究,分析了电力负荷、气象、时间等变量对负荷预测的影响,明确了负荷预测的输入参
高密度脂蛋白(HDL)中含量最高的载脂蛋白为ApoA-Ⅰ蛋白,ApoA-Ⅰ蛋白可通过与肿瘤细胞膜表面的SR-BI受体结合,引导高密度脂蛋白向肿瘤细胞输送胆固醇。现已报道的ApoA-Ⅰ模拟肽4F具有与ApoA-Ⅰ蛋白相似的生物学功能,且被证实具有抗肿瘤作用。研究发现HDL受体SR-BI不仅在多种肿瘤细胞上高表达,而在正常的肝脏、乳腺和前列腺部位的表达量也较高,利用ApoA-Ⅰ的靶向特性给药有可能会导
作为新能源汽车的主要动力源,锂离子电池的使用性能和安全性能得到了广泛的关注。受限于新能源汽车的体积,电池包通常密封在狭小的电池箱中,若模组在大倍率充放电过程中的产热未能迅速排出,容易出现局部电池温升过高、温差过大等问题,严重时会导致爆炸等安全事故。因此,一个安全高效的电池热管理系统至关重要。本文对圆柱18650电池构建三维电化学热耦合模型,研究不同因素对模组液冷散热性能的影响,并进行相关优化,具体
铁铬铝合金具有生产成本低廉,耐高温腐蚀性能较好,热膨胀系数低等优点,是汽车尾气净化器催化剂载体的理想材料。但在热循环、热疲劳等极端环境下,氧化膜易发生开裂、剥落等,导致其使用寿命较短,严重制约了铁铬铝合金的应用。本文通过添加稀土La、Ce改善Fe25Cr5Al合金的抗高温氧化性能,在实验的基础上结合第一性原理计算探究Fe25Cr5Al合金的高温氧化机理及稀土的作用机制。热力学计算分析及合金微观分析
软件产品线(Software Product Line,SPL)旨在通过重用通用功能来开发相关的软件产品,SPL中的产品通过其功能特征来区分,其功能特征定义了软件系统的功能和行为。SPL通常通过特征模型来表示,特征模型根据特征及其之间的关系来捕获SPL所有可能产品的信息。软件产品线中,可以将SPL测试用例定义为要测试的产品线的产品,SPL中的大量功能组合可能导致成千上万甚至数百万种不同的产品,这样