论文部分内容阅读
纳米晶复合永磁材料通常是由具有纳米尺寸的硬磁性相和软磁性相组成,硬磁性相提供大的矫顽力,软磁性相提供高饱和磁化强度,当二者颗粒尺寸小到几纳米至几十纳米时,颗粒间将会发生强烈的交换耦合作用而导致剩磁增强,因此,这类纳米复合永磁材料具有相对高的矫顽力、高剩磁和高磁能积.由于这类材料具有相对低的稀土含量、较好的耐蚀性和较低的成本,一直受到人们的重视并被得到广泛的研究.本文采用熔体快淬法制备了高磁性能的Fe基和Co基纳米晶复合永磁材料,系统研究了它们的微结构和永磁特性,以及这类纳米复合永磁材料的矫顽力机理,深入探讨了改善材料微结构和提高磁性能的相关物理及技术问题.得到的主要结果有:
通过改善快淬工艺,使得薄带中Pr2Fe14B相的晶粒在薄带的自由面形成显著的织构,Pr2Fe14B相晶粒易轴沿垂直于带面方向取向.分析了快淬凝固过程中Pr2Fe14B相的晶粒取向过程和机制,以及晶粒的大小和微结构的均匀性对薄带磁性的影响.对自由面有显著取向的薄带,进行酸蚀和打磨减薄处理,去除贴辊面未取向的部分,剩余部分为具有Pr2Fe14B相晶粒完全取向的各向异性薄带,研究了各向异性薄带的微结构和永磁性能,得出Pr2Fe14B相的取向使薄带的剩磁得到增强,矫顽力也有所提高。
研究了Cu和Mn微合金化对快淬Pr8Fe87-xMxB5(M=Cu, Mn)舍金结构和磁性的影响.发现少量Cu的替代有利于纳米晶Pr2Fe14B/α-Fe快淬薄带中Pr2Fe14B相沿易轴方向的取向.少量Mn的替代可细化快淬Pr8Fe87-xMnxBs薄带中硬磁性目和软磁性相的晶粒尺寸,改善薄带的微结构,增强两相之间的交换耦合乍用,从而使薄带的磁性能得到提高。在淬火速率Vs=20 m/s时,得到快淬Pr8Fe86.4Mn0.685合金的最佳室温磁}生能为:Br=1.33 T(13.3 kG),iHc=462 kA/m(5.8 kOe),(BH)max=185 kJ/m3(23.2 MGOe)。
系统研究了少量V(或Nb)和C的同时替代对快淬P2Fe14B/α-Fe基薄带微结构和磁性的影响.实验结果表明,在Pr8Fe8686合金中同时替代少量的V(或Nb)和C,可在快淬纳米晶复合Pr2Fe14B/a-Fe薄带中生成VC和NbC晶界相,能有效地改善快淬薄带的微结构,同时又增加了磁化和反磁4过程中畴壁位移的阻碍,使快淬薄带的矫顽力得到提高,在快淬Pr8Fe85NbB5C薄带中,获得最佳室温矫顽力为iHc=7.4 kOe.在高矫顽力合金中再用10at%Co替代Fe,在保持较高矫顽力的同时,又可提高薄带的剩磁。得到快淬Pr8Fe75Co10NbB5C薄带在室温的最佳磁性能为:Rr=12.9 kG,Br/Js=0.82,iHc=6.6 kOe,(BH)max=26.2 MGOe。
采用熔体快淬法制备出一种具有高矫顽力和高磁能积的新型Co基纳米晶永磁材料,这种纳米晶材料由两种硬磁性相PTCo5Cδ和Pt5Co19Cε复合而成,系统研究了纳米晶复合PrCo5Cδ/Pr5Co19Cε快淬薄带的微结构和磁性的关系以及矫顽力机制,从实验上发现晶粒细小且均匀分布的胞状纳米复合结构使得两种硬磁相之间发生强烈的交换耦合作用,从而导致剩磁增强效应.得到纳米晶复合PTCo5Cδ/Pr5Co19Cε快淬薄带的最佳室温矫顽力和最大磁能积分别为fHc=13 kOe和(BH)max=12 MGOe。