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NdFeB永磁材料具有高的剩磁,高的矫顽力以及高的磁能积,且具有良好的动态回复特性,引起了人们的广泛关注。但由于其居里温度低,温度稳定性差,极大的限制了它的应用范围。本文选用传统粉末冶金工艺制备的NdFeB永磁合金,借助XRD、SEM、TEM、OM、EDS等检测手段系统研究了Dy、Co、Nb、Cu、Al等元素的微量掺杂、二级回火热处理及微观组织结构对材料磁性能的影响,并初步探讨了磁体的矫顽力机理,分析了矫顽力对磁体温度稳定性的影响规律,研究表明:
Dy元素的掺杂虽然使磁体的剩磁和最大磁能积略有降低,但可显著提高磁体的矫顽力,减小剩磁温度系数和磁通不可逆损失hi.,极大地改善了磁体的温度稳定性。Co元素的掺杂对磁体的常温磁性能不利,但可提高磁体的居里温度Tc,减小剩磁温度系数a,提高磁体使用温度。Nb、Cu、Al等元素的微量掺杂优化了合金的微观组织结构,使磁体的矫顽力大幅提升,降低了磁体的磁通不可逆损失。Dy、Co、Nb、Cu、Al的复合添加对制备高温度稳定性磁体具有重要意义。
二级回火热处理后,磁体微观组织结构得到明显改善,晶界变得规整、平滑,富Nd相均匀弥散地分布于晶粒周围,晶界相成分趋于稳定、均匀;磁体的内禀矫顽力显著提高,剩磁及最大磁能积也有所增加。此外,二级回火热处理还可显著降低磁通不可逆损失,减小了磁体的剩磁温度系数a,极大地改善了磁体的热稳定性。
细小、规整的磁体晶粒,适当的颗粒级配能显著提高磁体的矫顽力。均匀的晶界相成分、富Nd晶界相的均匀、弥散分布,平滑、清晰的晶界是获得高矫顽力烧结磁体的必要条件。减少晶界相中的不稳定相,可极大的改善磁体的温度稳定性。液相的数量、液相与主相晶粒的润湿性对晶界的形态分布起主要作用。
NdFeeB磁体矫顽力机理的新模型:在磁体的反磁化过程中,在晶粒主相内部,形核硬化模型起主导作用;在晶界及非磁性第二相处,界面局域钉扎模型起主导作用。提高主相的各向异性场,减小晶粒内部的局部散磁场和提高晶界和非磁性第二相的钉扎能力,避免晶界处软磁相的存在可显著提高磁体矫顽力。
磁体的磁通不可逆损失、剩磁温度系数均随内禀矫顽力的提高而减小。提高磁体的内禀矫顽力可显著改善磁体的温度稳定性,进而提高磁体的使用温度。