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稀土-铁基纳米晶永磁材料是一种新型永磁材料,是当前国际磁性材料领域的研究热点之一。这类磁体不仅具有良好的磁性能,而且具有热稳定性好、耐腐蚀性强和力学性能优良等一系列特点,因此具有良好的应用前景。目前,采用传统的制备技术很难使这类永磁材料获得磁各向异性,从而在很大程度上限制了其应用范围。对此,本文综合采用熔体快淬、放电等离子烧结等实验方法,探索制备各向异性稀土-铁基纳米晶永磁材料的有效途径。
采用放电等离子快速热压-热变形的方法,利用不同牌号的两种磁粉(F粉、H粉)制备各向异性NdFeB纳米晶永磁体。利用XRD、SEM、VSM、B-H回线仪等检测手段对磁体的成分、结构和磁性能进行了系统研究,揭示了变形工艺参数对磁体中Nd2Fe14B硬磁相c轴晶体织构、磁各向异性及磁性能的影响。研究结果表明,随着变形量的增加,两种磁体内部Nd2Fe14B相晶粒的c轴晶体织构逐渐增强,当变形量达到90%时达到实验范围内的最佳状态。与此同时,随着变形量的增加,磁体的剩磁和磁能积显著提高,而矫顽力则相应下降。采用H粉为原料,在最佳的变形工艺条件下,磁体获得的最佳磁性能参量为:Br=1.37T,Hci=1167.3kA/m,(BH)max=384.8kJ/m3,磁体磁性能达到国际先进水平。
另外,采用熔体快淬技术制备了名义成分为NdxFe94-xB6(x=8,9,10,11)的Nd2Fe14B/α-Fe双相复合纳米晶合金薄带。利用XRD、VSM、TEM等检测手段对薄带的成分、结构和磁性能进行了系统研究,揭示了快淬辊速和薄带Nd含量对薄带中Nd2Fe14B硬磁相c轴晶体织构、磁各向异性及磁性能的影响。研究结果表明,随着快淬速度的增大,自由面和贴辊面的各向异性都逐渐减弱。但贴辊面下降的幅度大于自由面;在薄带获得较好织构的低辊速(5m/s)下,随着合金薄带中Nd含量的增加,薄带的各向异性显著增强,其中Nd11Fe83B6薄带自由面在辊速Sm/s时,I(004)/I(410)的比值高达28.6,此时薄带中Nd2Fe14B相c轴织构达到了最高水平;此外随着快淬辊速的增加和Nd含量的提高,薄带的矫顽力显著增加,薄带获得了更加优化的综合磁性能。
最后,采用放电等离子快速热压、热变形的方法制备了名义成分为NdxFe94-xB6(x=8,9,10,11)的各向异性Nd2Fe14B/α-Fe双相复合纳米晶永磁。利用XRD、VSM、B-H回线仪等检测手段对磁体的成分、结构和磁性能进行了系统研究,揭示了变形工艺参数和磁体Nd含量对磁体中Nd2Fe14B硬磁相c轴晶体织构、磁各向异性及磁性能的影响。研究结果表明,随着热变形温度的升高和变形量的提高,磁体中硬磁相c轴晶体织构逐渐增强,但与此同时,磁体矫顽力下降并导致剩磁随之降低。在变形温度850℃和变形量90%的最佳变形条件下,Nd2Fe14B/α-Fe双相复合纳米晶永磁中c轴晶体织构随着Nd含量的提高而逐渐强化,Nd含量的提高同时使磁体的矫顽力提高并导致剩磁也随之提高。通过对Nd2Fe14B/α-Fe各向异性双相复合纳米晶永磁热变形过程中晶体结构的检测发现,在磁体热变形过程中,提高变形温度有利于热变形过程的进行,从而有利于磁体c轴晶体织构的形成;此外,Nd含量的提高导致磁体内部软磁相减少,硬磁相增加,也对热变形过程有利。