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理论分析认为,在单畴临界尺寸以上,钕铁硼磁体的矫顽力随晶粒尺寸降低单调增加。热变形钕铁硼磁体的晶粒尺寸细小,理论上可以获得极高的内禀矫顽力。然而目前制备的热变形钕铁硼磁体矫顽力远远低于理论预期,并且研究者们对矫顽力机制的理解也很不充分,缺乏矫顽力提升的技术手段与理论支持。本文系统研究了热变形磁体的织构形成机制,通过微磁结构演变研究了热变形磁体磁化行为的物理本质,阐述了热变形磁体的矫顽力机制。在此基础上,发展晶界液相扩散技术,实现了热变形磁体矫顽力增强的目的,并分析了晶界扩散行为与矫顽力增强的物理机制,取得的主要成果如下。 首先研究了热变形钕铁硼磁体的织构形成机制以及磁化行为。当形变量分别为0%,29%,50%和70%时,随形变量增加磁体的取向度优化,剩磁单调增加。而晶粒尺寸增加导致矫顽力逐渐下降。在不同形变量的磁体内均能观察到错取向片状晶的存在,随形变量增加,片状晶粒取向逐渐趋于压力方向。对磁体晶界相分析发现,在三角晶界位置存在NdFe7相。对不同形变量磁体的磁化行为分析发现,外磁场较低时,可逆磁化率较高且回复曲线出现不闭合现象;随外磁场增加,回复曲线闭合,可逆磁化率降低,表现出磁畴壁钉扎行为。随形变量增加,磁体的可逆磁化性程度减弱。在70%的磁体中,约化可逆磁化量在0.75Hcj处出现最大值,在矫顽力处出现最小值,表现出不均匀畴壁钉扎行为。 其次系统研究了70%形变量磁体的微磁结构及其在磁化/反磁化中的演变过程。研究发现,热退磁态下,在粗大等轴晶粒内存在多畴结构,而在规则片状晶区域观察到的磁畴壁纵贯多个晶粒,表现出典型的交换耦合畴结构。磁化过程的微磁结构演变分析发现,在外磁场较低时,位于晶粒内的磁畴壁容易发生可逆位移,随外磁场增加,位于晶界的磁畴壁发生不均匀钉扎。在反磁化过程中,晶界对磁畴壁的不均匀钉扎尤为明显。微观组织结构表征发现,与c轴平行的晶界中,存在晶界相或晶格交叉等不均匀特征,而磁体内晶界结构不均匀可能是导致畴壁钉扎不均匀的原因。 最后,研究了晶界扩散提升矫顽力以及矫顽力增强的物理机制。通过晶界扩散低共熔点的(Nd,Pr)-Cu相,将热变形磁体矫顽力从15.3kOe提高到了27.3kOe,剩磁从13.24kGs降低到了8.5kGs。剩磁降低主要是由磁体内非磁性相增多导致。物相分析显示扩散后磁体内存在金属Nd以及NdCu5相。扩散后磁体内,部分晶粒被非磁性相隔离,部分晶粒仍聚集在一起,说明晶界相在磁体内扩散不均匀。研究发现,初始磁体内相邻晶粒之间存在晶界相,液相易沿晶界扩散实现晶界相有效增厚,增强畴壁钉扎场;而当晶粒间缺乏晶界相时,晶界扩散难以发生。对扩散后磁体晶界相分析发现,晶界相中含有少量Fe元素,这主要来自于初始磁体中三角晶界的晶界相。深入分析扩散磁体磁化行为发现,第一象限内低外磁场下具有较高的可逆磁化率;在外磁场超过10kOe后,可逆磁化率几乎为零,比扩散前磁体中,表现出更加明显的畴壁钉扎行为。通过微磁结构分析证实了,低外场下晶粒内的磁畴壁容易发生畴壁可逆位移,而晶界的磁畴壁无明显变化,表现出较强的畴壁钉扎。第二象限内回复曲线在外磁场低于-15kOe时存在不闭合现象,说明磁体内存在不可逆磁化。约化可逆磁化量在20kOe处出现极大值,在矫顽力处出现极小值。宏观磁畴结构表明,扩散后磁体迷宫畴消失,出现了细小的条纹畴,表明晶界相具有明显的磁隔离作用。实验结果表明,磁隔离和磁畴壁的强钉扎效应是矫顽力增强的主要原因。