2:17型SmCo磁体晶界结构调控及其对磁性能影响的研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ny341
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2:17型SmCo磁体具有高磁性能、高温度稳定性和强耐腐蚀性等优点,它不仅可以在温度较高的工况下使用,而且具有替代重稀土掺杂Nd-Fe-B磁体的潜力,是重要的磁性材料。2:17型SmCo磁体优异的磁性能主要来源于内部特殊的胞状组织结构。以往对其研究多关注于晶粒内部的胞状组织结构对磁体磁性能的影响。晶界区域对2:17型SmCo磁体的磁性能同样具有重要的作用,但是关于晶界的研究相对较少,晶界区域对磁体磁性能的影响尚不完全清楚。本论文在研究磁体晶界组织结构对磁化和反磁化影响的基础上,提出了CuO粉添加调控晶界组织结构的方法,系统研究了磁体微观结构、反磁化过程和磁性能的影响,探讨了磁畴壁钉扎作用及其与胞状结构之间的关联。本论文首先研究了磁体的晶界微观组织结构及其关联磁行为。发现贫Cu现象存在于晶界区域,导致该区域Sm(Co,Cu)5胞壁相的缺失,破坏了磁体胞状组织结构的连续性和完整性。通过原位磁光克尔观察,发现反磁化畴容易在磁体的贫Cu晶界区域形成并从晶界周围区域向晶粒内部扩展,因此导致SmCo磁体的磁滞回线表现出较低的矫顽力和较差的方形度。高分辨率的洛仑兹透射电镜观察,揭示了晶界区域与晶粒内部磁畴壁运动特点,阐述了磁体宏观磁化曲线的分段磁化特点与微观磁畴壁运动差异之间的关系。对晶界组织结构及其磁行为的研究,丰富了对SmCo磁体磁性能的认识,为调控SmCo磁体晶界组织结构提供了必要的基础。在贫Cu晶界的研究基础上,本论文利用CuO粉添加来调控Sm25Co48Fe20Cu5Zr2磁体的晶界组织结构。研究发现,在CuO粉添加后磁体晶界位置出现富Cu现象且晶界区域形成较完整的胞状组织结构。晶界胞状组织结构的改善使得反磁化畴不易在晶界位置萌生和扩展,并且晶界位置和晶粒内部的反磁化畴扩展互不影响。最终,借助CuO粉添加对磁体晶界组织结构的调控作用,当添加量为0.4 wt.%时,磁体的矫顽力从945 kA/m提高到1904 kA/m。通过对晶界组织结构调控及反磁化的研究,有望拓展SmCo磁体的组织结构调控方法,丰富对SmCo磁体反磁化过程的认识。为了加深对晶界组织结构、磁畴结构和磁性能三者之间关系的理解,对此进行了微磁学模拟。研究表明,胞壁相的缺失将恶化磁畴壁的钉扎作用,进而降低矫顽力。同时,系统研究了胞内相和胞壁相之间磁晶各向异性常数曲线对磁畴壁钉扎场的影响规律。研究表明,胞内相和胞壁相的界面处可作为磁畴壁的钉扎中心;磁晶各向异性常数的上升斜率对钉扎场具有重要影响,上升斜率越大,钉扎场越大;胞壁相中间位置处磁晶各向异性常数的下降深度和宽度将引起钉扎场的非单调变化;而胞壁相的磁晶各向异性常数的降低,将导致钉扎场的降低。
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