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内蒙古自治区包头市的白云鄂博铁矿是世界上罕见的多金属共伴生矿,该矿中镨、钕、镧、铈以共伴生形态与铁共存。传统的稀土永磁材料主要利用镨、钕、镝、铽等稀土元素制备,导致镨、钕等元素价格上涨,生产成本升高,而高丰度镧、铈元素的利用率较低,造成稀土资源的利用不均衡。另外,传统永磁材料的制备方法忽略了稀土元素的共伴生特性,而太过追求原材料的纯度,在稀土分离提纯过程中伴随着严重的资源浪费和生态环境污染。本论文利用混合稀土金属(Misch-Metal,简写为MM)制备资源节约型共伴生稀土永磁体,达到降低生产成本、资源高效综合利用和环境保护的目的。 通过摸索最佳转速制备了(Pr7.34Nd21.86)1-xMMxFe68.7Al0.1Cu0.12Co0.88B(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.5)纳米晶快淬带,发现其矫顽力随着混合稀土添加量的增大逐渐减小。当混合稀土添加量为20 wt.%时,快淬带的磁性能为,Br=7.4 kGs, Hcj=13.7 kOe,(BH)max=11.8 MGOe。对纳米晶快淬带的XRD检测结果分析,所有样品中主相均为2:14:1四方相;由于部分La/Ce占据了Pr/Nd的晶位,导致晶格常数发生了变化,因此,随着MM量的添加,主相的特征峰向右偏移。对(Pr7.34Nd21.86)0.8MM0.2Fe68.7Al0.1Cu0.12Co0.88B快淬带的TEM检测结果分析,统计确定薄带平均晶粒尺寸约为30 nm。区域能谱扫描发现,添加混合稀土的磁体中,La/Ce元素均匀地分布在快淬薄带的边界相中。晶粒间的交换耦合作用不仅取决于磁体主相晶粒的成分,同时也受晶间相含量的影响。通过计算不可逆磁化率μ0χirr,发现纳米晶快淬薄带在反磁化过程中表现出了均匀的反磁化机制。 采用单、双合金的方法结合 SPS制备各向同性纳米晶热压磁体,磁体具有相同的成分(Pr7.34Nd21.86)0.8MM0.2Fe68.7Al0.1Cu0.12Co0.88B(添加稀土挥发量均为1 wt.%)。摸索得到的最佳制备工艺为熔体快淬速度为60 m/s,高能球磨1 h,烧结温度600℃,烧结压力500 MPa。两种工艺制备的热压磁体中双合金磁体磁性能高于单合金磁体,磁性能分别为:单主相(SMP)磁体Br=7.5 kGs,Hcj=9.2 kOe,(BH)max=9.2 MGOe;多主相(MMP)磁体Br=7.4 kGs,Hcj=10.9 kOe,(BH)max=11.2 MGOe。SMP磁体的居里转变温度Tc为563 K,低于MMP磁体的577 K。XRD检测结果显示,MMP磁体的主相峰存在多主相结构,说明磁体中存在La/Ce元素不同分布的R2Fe14B相。两种磁体的SEM照片中可以看到明显的晶粒团簇结构,且磁体中存在一定量的孔洞和裂纹。对两种磁体中稀土元素 La/Ce/Pr/Nd的线扫描分析可知,SMP磁体内部稀土元素的分布相对均匀;MMP磁体内不同的晶粒团聚区域稀土元素呈梯度分布分布,存在富 La/Ce主相和贫 La/Ce主相。稀土元素的梯度分布则有效地抑制了 MMP磁体内部的磁稀释效应。制备过程中最佳烧结温度和烧结时间的选取对 MMP磁体稀土元素间相互扩散的减小和缺陷的改善有很关键的作用。