【摘 要】
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近年来,电动汽车以及一些领域对永磁材料的高温应用提出更高的要求,NdFeB类和SmCo类永磁材料因其本身存在的一些问题制约了其应用。而MnBi合金因其具有正的矫顽力温度系数以及
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近年来,电动汽车以及一些领域对永磁材料的高温应用提出更高的要求,NdFeB类和SmCo类永磁材料因其本身存在的一些问题制约了其应用。而MnBi合金因其具有正的矫顽力温度系数以及较好的磁性能受到关注。本文设计合金成分,结合熔体快淬、高能球磨、放电等离子烧结技术(SPS),制备了成相较好的MnBi烧结磁体,研究了不同成分配比、热处理工艺、熔体快淬、高能球磨及SPS工艺对磁体的显微结构、晶体结构以及室温和高温磁性能的影响,并针对MnBi/NdFeB复合粘结磁体进行了研究。
采用X射线衍射仪分析MnxBi100-x(x=48,50,55,60)烧结磁体的晶体结构和成相比例。采用透射电子显微镜观察磁体的微观结构。采用振动样品磁强计测试室温以及高温下磁体的磁性能。对MnBi/NdFeB粘结磁体,采用多功能永磁测量仪测试室温以及高温下的磁性能,并与纯NdFeB粘结磁体进行对比。
研究发现,随着Bi元素的增加,MnBi合金所包含的杂相逐渐减少,较好的成分比例为Mn48Bi52。对铸锭和熔体快淬带进行热处理可以促进MnBi主相的进一步形成,铸锭较佳的热处理温度为653K下保温7小时。快淬带的热处理温度为673K下保温时间30分钟。高能球磨可以得到较高矫顽力的球磨粉。随着球磨时间的增加,球磨粉矫顽力呈现先增高再降低的趋势,最佳的球磨时间是4小时。利用SPS技术制备的Mn48Bi52烧结磁体具有较好的室温磁性能:剩磁为30.01emu/g,矫顽力为7.876kOe。随着温度的上升,423K时的矫顽力升高到19.526kOe。在283K~423K范围时,磁体的矫顽力温度系数为1.109%/K。
对MnBi/NdFeB复合粘结磁体而言,其高温磁性能相对于纯NdFeB粘结磁体有较好的提高。对于20wt.%MnBi与80wt.%NdFeB粉末的粘结磁体,在SPS技术的制备条件下,423K时的磁能积为5.71MGOe,比纯NdFeB粘结磁体在该温度的磁能积高出55.6%,表明复合粘结磁体具有较好的磁性能。
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