晶间掺杂型烧结NdFeB磁体的制备与性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zondy_gongqi
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作为第三代稀土永磁体的烧结Nd Fe B有着“磁王”的美誉,凭借其优异的磁性能以及超高的性价比而被广泛应用。尤其新能源产业的发展极大地增加了对Nd Fe B磁体的需求量。目前,烧结Nd Fe B具有较高的剩磁和磁能积,已接近其理论最大值,然而磁体矫顽力较低,与理论值之间仍存在较大差距,且磁体本身较差的温度稳定性严重限制了其使用范围。为了解决以上问题,一般通过添加重稀土元素的方式来提高磁体矫顽力。然而,重稀土资源储量低、成本高昂,过度使用不利于稀土资源的可持续发展。因此,在不使用重稀土元素的基础上制备性能优异的烧结Nd Fe B磁体越来越成为研究的热点方向。本文通过晶间掺杂少量(Pr Nd)Hx、纳米Al和Cu6 5Ga35制备了综合性能优异的烧结Nd Fe B磁体,为稀土元素的合理利用提供了一种新的思路,全文主要研究结果如下:(1)在含Al、Cu、Ga元素的Nd Fe B基础磁粉中掺杂(Pr Nd)Hx,研究了(Pr Nd)Hx掺杂对磁体的磁性能、温度稳定性、微观结构、耐腐蚀性能以及力学性能的影响,结果表明:(Pr Nd)Hx掺杂会造成磁体剩磁以及最大磁能积的降低,但大幅提升了磁体的矫顽力,使磁体具有更好的温度稳定性,并且不会改变主相成分,对磁体的居里温度不产生影响,微观结构的优化使得磁体的力学性得到了一定幅度的提高,但也导致其耐腐蚀性变差。(2)在不含Al、Cu、Ga元素的Nd Fe B基础磁粉中掺杂纳米Al或Cu65Ga35,研究了单相掺杂对磁体的磁性能和温度稳定性的影响。结果表明:掺杂纳米Al或Cu65Ga35均会造成剩磁以及最大磁能积的降低,但会提升磁体的矫顽力,并提高磁体的温度稳定性,其中掺杂Cu65Ga35更具优势,在矫顽力相近的情况下,掺杂Cu65Ga35的磁体具有更高的剩磁及最大磁能积。(3)在不含Al、Cu、Ga元素的Nd Fe B基础磁粉中进行纳米Al与Cu65Ga35共掺杂,研究了共掺杂对磁体磁性能、温度稳定性、微观结构、耐腐蚀性能以及力学性能的影响,结果表明:当0.2 wt%纳米Al与0.1wt%Cu65Ga35共掺杂,可使磁体矫顽力由12.38 k Oe提升至15.08 k Oe,而剩磁及最大磁能积仅小幅降低。磁体保持良好的温度稳定性以及较好的力学性能和耐腐蚀性能,磁体的居里温度受影响较小。但过高的Cu65Ga35掺杂量会大幅降低磁体密度以及增多孔隙,导致磁体的力学性能以及耐腐蚀性能变差。(4)相较于在含Al、Cu、Ga元素的基础磁粉上掺杂(Pr Nd)Hx,采用不含Al、Cu、Ga元素的基础磁粉进行纳米Al及Cu65Ga35共掺杂更具有优势,主要体现在:仅需0.2 wt%纳米Al以及0.1 wt%Cu65Ga35便可以达到掺杂3wt%(Pr Nd)Hx的效果,并且二者在磁性能以及稳定性上的差异较小,有效降低了稀土资源的使用。
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