低熔点Pr-Cu合金对富La-Ce稀土永磁材料性能的影响

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本文通过晶界添加低熔点Pr83Cu17合金,利用粉末冶金法制备了高La-Ce含量RE-Fe-B永磁体(La-Ce/TRE=40 wt.%,TRE:总稀土)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、永磁体不同温度曲线精密测量装置(BH仪)对永磁体微观结构和磁性能进行分析,研究了Pr83Cu17合金不同添加量对RE-Fe-B永磁体磁性能和微观结构的影响;此外,还探讨了其耐腐蚀性。以下是本文主要结论:(1)Pr83Cu17合金添加量从0 wt.%到15 wt.%,RE-Fe-B永磁体的矫顽力Hcj从3.871k Oe提高到10.29 k Oe,上升了166%;Pr83Cu17添加量为5 wt.%,RE-Fe-B永磁体不仅获得较好的综合磁性能;通过扫描电镜表征结果显示,RE-Fe-B永磁体中还形成了清晰、连续、完整网状结构的晶界相。Pr83Cu17主要分布在晶界处,提高浸润性,从而实现微观结构优化,提高晶粒间去磁交换耦合作用。此外,还发现Pr元素扩散进入RE2Fe14B主相晶粒,形成核-壳结构,使得主相晶粒边缘被强化,从而提高RE-Fe-B永磁体的矫顽力Hcj。但是,当Pr83Cu17添加量进一步增加到10、15 wt.%时,永磁体晶界相的体积占比增加,导致永磁体剩磁Br和最大磁能积(BH)max剧烈下降。此外,通过测量高温条件下RE-Fe-B永磁体的磁性能,发现随着Pr83Cu17添加量的增加,永磁体的剩磁温度系数αBr和矫顽力温度系数βHcj逐渐下降,RE-Fe-B永磁体的热稳定性下降。(2)将Pr83Cu17合金不同添加量高La-Ce含量RE-Fe-B永磁体在120℃,2 atm和100%RH的恒温恒湿环境中进行腐蚀实验。通过测量腐蚀实验不同时间段永磁体的磁性能,发现当Pr83Cu17添加量为5 wt.%时,相对与其它添加量(Pr83Cu17添加量0、10、15 wt.%)永磁体的磁性能降下降幅度最小;而且通过扫描电镜可以观测到大量晶界相,永磁体仍然处于腐蚀的第一阶段。在此条件下经96小时后,通过失重法测得Pr83Cu17合金添加量为5wt.%的永磁体失重为0.057 mg/cm~2,远小于其它添加量的永磁体。总之,在高La-Ce含量的RE-Fe-B永磁体中添加适量的Pr83Cu17有利于提高永磁体的耐腐蚀性。RE-Fe-B永磁体在3.5%Na Cl溶液进行电化学腐蚀实验。随着永磁体中Pr83Cu17的添加量增加,腐蚀电位越来越小,降低了约60 m V,而腐蚀电流越来越大,表明永磁体的在3.5%Na Cl溶液中耐腐蚀性逐渐下降。本文在不添加重稀土元素的前提下,在高La-Ce含量RE-Fe-B永磁体中晶界添加5 wt.%Pr83Cu17,比没添加的永磁体矫顽力Hcj提升了60%,获得良好综合磁性能。同时,还研究了热稳定性和耐腐蚀性。对高La-Ce含量RE-Fe-B永磁体的制备,实现高丰度磁体应用有一定参考价值。
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