合金元素添加对Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料矫顽力的影响

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由纳米尺度的硬磁相和软磁相通过交换耦合作用复合而成的纳米复合永磁材料因具有极高的理论磁能积而受到广泛关注。但由于实际磁体的微结构达不到理论模型的要求,制备所得磁体的最大磁能积远小于理论磁能积。矫顽力作为磁性材料的重要参量之一,对获得高磁能积的磁体具有重要意义,然而在单相永磁体和纳米复合永磁体中都面临着低矫顽力的困扰。大量研究表明,添加少量的合金元素能够改善Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体的微结构,有效提高矫顽力。本文分别采用熔体快淬法和热压工艺制备Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料,通过X射线衍射分析(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等分析手段对磁体的微结构和磁性能进行研究。采用熔体快淬法制备含有高熔点Ti、Nb元素的Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料。引入的Ti、Nb元素富集在晶粒边界,使Nd9Fe85B6磁体中软磁相和硬磁相的晶粒尺寸由16.5 nm和29.7 nm分别减小至15.6 nm和23.6 nm。Ti、Nb元素添加促进非晶相的形成,增大畴壁钉扎作用,增强软硬磁相之间的交换耦合作用,提高矫顽力以及最大磁能积。添加合金元素的Nd9Fe83.2Ti0.8Nb1B6磁体矫顽力Hci=7.8 k Oe,最大磁能积(BH)max=23.7 MGOe,矫顽力提高32%,最大磁能积提高8%。采用热压工艺制得掺入低熔点合金Nd70Cu30的块体Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体,随后对块体进行真空退火处理使得Nd70Cu30合金在磁体中的扩散,改善磁体的界面结构,且矫顽力随着掺入Nd70Cu30含量的增加而增大。掺入Nd70Cu30含量6wt%的样品在短时间高温退火使Nd70Cu30合金扩散充分,矫顽力从7.7 kOe增加至8.8kOe;掺入Nd70Cu30含量6wt%的样品在长时间低温退火矫顽力从7.8 kOe提高到9.4kOe。
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