【摘 要】
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永磁体的矫顽力远小于理论值,一般认为这是边界缺陷使晶粒表面磁晶各向异性严重降低所造成的,使反磁化的形核场降低[1].但晶粒内部基本没有缺陷,而且反磁化形核是在晶粒内部完成的,因此磁体矫顽力与晶粒表面和内部的耦合密切相关.反磁化过程可分为可逆和不可逆过程,不可逆过程决定了磁体的矫顽力[2,3].热激活源于磁矩客服势垒的不可逆反转,可用于研究磁体的矫顽力.
【机 构】
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内蒙古科技大学白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,包头 014010
【出 处】
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第十六届全国磁学和磁性材料会议暨第十七届全国微波磁学会议
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永磁体的矫顽力远小于理论值,一般认为这是边界缺陷使晶粒表面磁晶各向异性严重降低所造成的,使反磁化的形核场降低[1].但晶粒内部基本没有缺陷,而且反磁化形核是在晶粒内部完成的,因此磁体矫顽力与晶粒表面和内部的耦合密切相关.反磁化过程可分为可逆和不可逆过程,不可逆过程决定了磁体的矫顽力[2,3].热激活源于磁矩客服势垒的不可逆反转,可用于研究磁体的矫顽力.
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自新一代多电飞行器的功率系统、离子发动机、空间反应堆等提出工作温度大于400℃的永磁材料需求以来,高温稀土钴永磁材料一直受到关注,研究人员致力于材料的基础研究及其应用开发.国内外高温稀土钴永磁材料Sm(CopFeuCuvZrw)z的成分特征是高钴(p＞0.74)、低铁(u≤0.12)、高Z值(z≥7.4),他们的磁体在500℃时的磁能积为小于11MGOe[1-3].
近年来,随着环境问题逐渐被重视,混合动力汽车或纯电动汽车得以迅速发展.因此,为满足相应动力系统的要求以及考虑到重稀土原料的成本因素,无重稀土或低含量重稀土的高性能Nd-Fe-B 磁体的研究逐渐显现重要性.通过以Nd-Fe-B 薄膜为简化的研究体系,可以得到更为直观清晰的微观结构和磁性变化之间的关系,服务Nd-Fe-B 商业磁体的开发和生产.
Nd-Fe-B永磁体自1983年问世以来,由于其优异的磁性能,广泛应用于在混合动力汽车和风力发电等方面[1].由于2010 和2011年稀土价格的暴涨,人们逐渐开始关注La/Ce 等高丰度稀土元素在稀土永磁中的应用,以期获得更高性价比的磁体.最近,许多学者对Ce 取代对烧结磁体的影响进行了研究,取得了一定的进展[2,3],但Ce 取代对快淬粉磁性能与微观结构的变化关系研究较少.
与烧结工艺相比,快淬法表现出其独特的优势:工艺简单、生产设备少、生产周期短等.快淬过程的冷却速率是影响磁粉磁性能和微观结构最重要的因素之一,因而快淬速率对性能的影响有很多研究报道[1,2].由于冷却速率高达近百万度每秒,最佳的快淬速率一般难以控制,因此,实际制备过程中常采用先过淬获得完全或部分非晶条带,然后再经过热处理获得高性能的磁粉.在这种方式下,合适的热处理过程就显得十分重要.目前热处理条件对
一维磁性纳米线具有高磁化率、高矫顽力、低饱和磁矩和低磁耗等特点,在超高密度垂直存储、传感器等方面有非常广泛的应用前景,引起了世界各国研究者的浓厚兴趣.与其它磁性纳米材料相比,Fe-Co 系列合金具有更高的饱和磁化强度和磁导率,但是目前系统地用直流电沉积的方法沉积Fe-Co 系列纳米线的研究还鲜见报导[1].
近年来Fe-Co磁性合金纳米线的研究引起了人们的关注[1].Fe-Co 系列合金具有较高的饱和磁化强度和磁导率,使其在超高密度垂直存储方面有广泛的应用前景.同时少量微合金元素的加入对金属纳米线的磁性能也有一定提升.
HDDR磁粉广泛应用于各向异性粘结磁体的制备,但其磁粉的矫顽力比理论值低很多,从而限制HDDR 磁粉的进一步使用.为了提高其矫顽力,研究者普遍采用重稀土元素Dy 替代Nd2Fe14B 中Nd 元素的方法提高磁粉的矫顽力,但是Dy 元素在自然界含量较少且价格昂贵,不利于稀土元素的平衡开发和NdFeB 磁体的商业应用.于2010年,一些学者通过添加轻稀土合金,如Nd-Cu、Nd-Cu-Al和Pr-Cu
近年来,稀土基金属玻璃因其具有的独特电学与磁学结构逐渐引起研究者的关注.根据Sm-Co相图,只有含60-70at ％Sm的二元合金存在深共晶区,易于得到非晶,但其矫顽力很小;而含Sm 小于15at ％的合金其共晶温度超过了1300℃,很难得到非晶.我们通过在低钐含量的 Sm-Co 合金中添加B 与M元素,用熔体快淬法制备了不同微结构的非晶薄带.
对于纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe合金,目前的实验结果与理论值仍有很大的差距,大量研究表明,晶界结构的不完美是限制其性能提高的重要因素之一.直接铸造法由于其工艺简单、一步成型的优势,有望成为新的永磁钕铁硼的成型工艺,但其合金的晶界结构对磁性能的影响目前仍缺乏研究.
纳米复相永磁材料可以综合硬磁相的高矫顽力和软磁相的高饱和磁化强度,并通过硬软相之间的交换耦合作用提高材料的磁能积等综合磁性能,因此在其发展之初即引起人们的广泛关注[1].Sm-Co 系合金具有较高的居里温度和磁晶各向异性,是耦合体系硬磁性相的理想选择;而Fe-Co 合金则具有高的饱和磁化强度,是性能优异的软磁性相.