【摘 要】
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在科学实验和工业生产实践中,静磁场用途很多, 如能用NdFeB 替代电磁铁来建立磁场则是个节能环保的选择.我们用多块可在120℃的使用的,体积尽可能的大,磁性能尽可能高的NdFeB磁体,试制成可调静磁场.它的磁极面积为200 × 200 mm2,净重量约为200 kg,利用磁极间距离的变化,来调解磁场的强弱.图1 为可调静磁场的磁场空间几何中心处磁通密度与极面距离关系的曲线,当极面距离为5 mm
【机 构】
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中国科学院金属研究所,沈阳材料科学国家(联合)实验室,磁性材料与磁学研究部 110016 沈阳北新
【出 处】
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第十六届全国磁学和磁性材料会议暨第十七届全国微波磁学会议
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在科学实验和工业生产实践中,静磁场用途很多, 如能用NdFeB 替代电磁铁来建立磁场则是个节能环保的选择.我们用多块可在120℃的使用的,体积尽可能的大,磁性能尽可能高的NdFeB磁体,试制成可调静磁场.它的磁极面积为200 × 200 mm2,净重量约为200 kg,利用磁极间距离的变化,来调解磁场的强弱.图1 为可调静磁场的磁场空间几何中心处磁通密度与极面距离关系的曲线,当极面距离为5 mm 时,可以得到超过1T(10 kOe)的磁场,极面距离为200 mm 时,磁场为210mT.可调静磁场用于AlNiCo 的磁场热处理[1]与电磁铁相比,优势明显.可达到这样磁场的电磁铁,重量需数吨,功率需10 kW,长时间使用,还需水冷.相比较而言,可调静磁场体积小,重量轻,节省能源.图2 是当可调静磁场极面距离为100 mm 时,在水平方向过磁场几何中心,在垂直于极面方向,磁场与水平距离的关系曲线.此时在极面中的100×100×100 mm3 体积内,可得到400～450 mT的磁场.用高饱和磁化强度的材料做变径极头来改变磁通,可得到超过NdFeB 饱和磁化强度1.6 T的磁场,理论上其上限可达到该材料的饱和磁化强度,借助磁屏蔽的方法可得到20 mT 以下的磁场.可调静磁场,可以用来研究核共振、磁热效应、磁光效应、磁电效应、磁分离、磁场驱动相变等许多与磁场相关的物理化学现象.
其他文献
HDDR磁粉广泛应用于各向异性粘结磁体的制备,但其磁粉的矫顽力比理论值低很多,从而限制HDDR 磁粉的进一步使用.为了提高其矫顽力,研究者普遍采用重稀土元素Dy 替代Nd2Fe14B 中Nd 元素的方法提高磁粉的矫顽力,但是Dy 元素在自然界含量较少且价格昂贵,不利于稀土元素的平衡开发和NdFeB 磁体的商业应用.于2010年,一些学者通过添加轻稀土合金,如Nd-Cu、Nd-Cu-Al和Pr-Cu
近年来,稀土基金属玻璃因其具有的独特电学与磁学结构逐渐引起研究者的关注.根据Sm-Co相图,只有含60-70at ％Sm的二元合金存在深共晶区,易于得到非晶,但其矫顽力很小;而含Sm 小于15at ％的合金其共晶温度超过了1300℃,很难得到非晶.我们通过在低钐含量的 Sm-Co 合金中添加B 与M元素,用熔体快淬法制备了不同微结构的非晶薄带.
对于纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe合金,目前的实验结果与理论值仍有很大的差距,大量研究表明,晶界结构的不完美是限制其性能提高的重要因素之一.直接铸造法由于其工艺简单、一步成型的优势,有望成为新的永磁钕铁硼的成型工艺,但其合金的晶界结构对磁性能的影响目前仍缺乏研究.
纳米复相永磁材料可以综合硬磁相的高矫顽力和软磁相的高饱和磁化强度,并通过硬软相之间的交换耦合作用提高材料的磁能积等综合磁性能,因此在其发展之初即引起人们的广泛关注[1].Sm-Co 系合金具有较高的居里温度和磁晶各向异性,是耦合体系硬磁性相的理想选择;而Fe-Co 合金则具有高的饱和磁化强度,是性能优异的软磁性相.
永磁体的矫顽力远小于理论值,一般认为这是边界缺陷使晶粒表面磁晶各向异性严重降低所造成的,使反磁化的形核场降低[1].但晶粒内部基本没有缺陷,而且反磁化形核是在晶粒内部完成的,因此磁体矫顽力与晶粒表面和内部的耦合密切相关.反磁化过程可分为可逆和不可逆过程,不可逆过程决定了磁体的矫顽力[2,3].热激活源于磁矩客服势垒的不可逆反转,可用于研究磁体的矫顽力.
近年来,纳米复合永磁材料的矫顽力机理研究仍然得到广泛关注[1].由于复合材料的成分和结构较复杂,其反磁化过程和机理还没有完全定论,研究者采用多种研究方法对其讨论.通过真空电弧熔炼和快淬方法制备薄带,所得样品由硬磁性相、软磁性相、及少量非晶相组成,晶粒尺寸在纳米量级.VSM 测量发现磁滞回线具有双相永磁特点,其矫顽力为3.70kOe.
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烧结Nd2Fe14B磁铁由于优异的磁性能被广泛使用，但是随着能源的发展，开发低成本的磁体成为研究的热点。本实验室利用价格低廉的轻稀土Ce 元素取代烧结磁体的Nd 元素，利用混粉烧结的方式制备的富Ce 磁体其磁性能达到商用磁体的磁性能。烧结磁体使用的环境对磁体有较大的腐蚀性，且Ce 元素活性强，本文讨论其富Ce 磁体表面垂直于c 轴(per-c)和平行于c 轴(par-c)腐蚀性不同的原因。
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