Nd-La-Y-Fe-B永磁材料的微观结构与磁性能研究

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高丰度稀土元素(Ce,La,Y)由于储量丰富、价格低廉,被广泛用于Nd Fe B永磁材料中。然而,由于其形成的RE2Fe14B相内禀磁性能和居里温度低于Nd2Fe14B相,导致难以获得高性价比的Nd Fe B合金。为此本文通过熔体-快淬法和表面涂覆法,获得具有高性价比的Nd-La-Y-Fe-B永磁材料。为获得具有高成本效益的Nd Fe B基永磁体,通过熔体-快淬法制备了Nd27-xLa3YxFebal-Al0.1Cu0.1B1(x=0-3,wt.%)合金,检测磁性能、物相组成和微观结构。当x=1.8时,矫顽力为12.6 k Oe,剩磁为7.5 k Gs,与未添加高丰度稀土的原始Nd30FebalAl0.1Cu0.1B1合金薄带接近。而经La/Y置换后的纳米晶条带的矫顽力温度系数(β)和剩磁温度系数(α)均优于原始合金。研究结果表明,La主要分布在晶界相中,起到细化主相晶粒、优化晶界相、提高主相与晶界相的润湿性的作用,对条带的Hcj有利,而Y则倾向于进入主相中,可提高相邻晶粒的短程交换耦合作用,对Br有利,同时也提高了合金的矫顽力温度系数(β)和剩磁温度系数(α)。选择Pr70Cu20Ga10(at.%)作为扩散源,以表面涂覆法对商业Nd-La-Y-Fe-B永磁体以进行高温退火,探索最佳的退火工艺。研究表明,当磁体在930℃/8 h退火时获得了最强的磁性能,Hcj、Br和(BH)max从14.3 k Oe、11.35 k Gs、31.47 MGOe增加到18.3 k Oe、11.58 k Gs、33.23 MGOe。XRD和EPMA等检测结果显示,扩散源中的Pr进入晶粒取代了主相中的部分Y/La,提高了2:14:1相的HA和MS。此外,Ga和Cu元素提高了晶界相的清晰度和连续性,隔离了主相晶粒间的短程交换耦合,从而增强了磁体的Hcj。以Nd70Cu30、Nd70Al10Cu20和Nd60Dy10Cu30(at.%)低熔点合金为扩散源,对商业Nd-La-Y-Fe-B永磁体以进行扩散退火处理,通过磁性能对比,Nd60Dy10Cu30(at.%)扩散源对磁体矫顽力增幅最高,Hcj提高了约5 k Oe,主要贡献来自Dy进入主相形成了具有“核壳结构”的硬磁性(Nd,Dy)2Fe14B相,但Br、(BH)max和方形度有较大弱化,通过降低50%扩散源用量,Br、(BH)max和方形度得到明显改善,且Hcj相比原始磁体仍有4.2 k Oe增量。本论文研究了高丰度稀土La/Y的复合替代对Nd Fe B合金的磁性能、物相组成和微观结构的影响,并对含La/Y的商业磁体的晶界扩散技术进行探索,以改善高丰度稀土替代下Nd Fe B磁体(合金)的磁性能缺陷,为高丰度永磁体的进一步研究提供了一定的参考。
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