【摘 要】
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永磁材料作为一种以磁性为特色的功能材料,被广泛应用在各个领域。NdFeB材料和L10FePt薄膜材料是永磁材料中两个典型代表,前者具有磁能积大、价格优廉的特点,主要被用在永磁电机领域;后者具备磁晶各向异性强、临界晶粒尺寸小、耐腐蚀性好的优势,是超高密度磁记录介质材料的极佳选择。永磁电机高于150℃的工作温度决定了 NdFeB材料需要具有较高的室温矫顽力,如何提升磁体室温矫顽力是一个关键问题,利用低
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永磁材料作为一种以磁性为特色的功能材料,被广泛应用在各个领域。NdFeB材料和L10FePt薄膜材料是永磁材料中两个典型代表,前者具有磁能积大、价格优廉的特点,主要被用在永磁电机领域;后者具备磁晶各向异性强、临界晶粒尺寸小、耐腐蚀性好的优势,是超高密度磁记录介质材料的极佳选择。永磁电机高于150℃的工作温度决定了 NdFeB材料需要具有较高的室温矫顽力,如何提升磁体室温矫顽力是一个关键问题,利用低熔点稀土合金对磁体进行晶界扩散被认为是提高磁体室温矫顽力的有效方法。对于L10FePt磁记录介质材料,矫顽力过高会导致写入场过高,信息难以写入,引入软磁层与硬磁层组成硬/软复合永磁材料,通过硬/软磁层之间的交换耦合作用可以完美的解决这个问题。本文将NdFeB和L10FePt永磁材料作为研究对象,基于晶界扩散和交换耦合原理来调控磁体的磁性能。利用磁控溅射法制备出FePt（10nm）单层膜和FePt（10nm）/Pt（t）/Fe（3nm）/Pt（3nm）（t=0nm,0.5nm,1nm,2nm,4nm）复合薄膜,从磁性能、结构、微观形貌等方面对薄膜进行表征。无间隔层时,复合薄膜存在较强的交换耦合作用,矫顽力降低,剩磁增强效应明显;随着非磁性间隔层Pt的厚度逐渐变厚,交换耦合作用逐渐减弱。在调整 FePt层厚度后,制备出 FePt（8nm）/Pt（0.5nm）/Fe（3nm）/Pt（3nm）复合薄膜,薄膜矫顽力达0.87T,最大磁能积为370KJ/m3,达到L10FePt相最大磁能积理论值的95%。通过磁控溅射法制备出 Ta（20nm）/Nd14Fe77B9（100nm）/diffusion layer（10nm）/Ta（20nm）（diffusion layer=Nd-Al）薄膜,经 Nd85Al15、Nd70Al30、Nd55A145 扩散后薄膜磁体矫顽力由1.45T分别提高到2.06T、2.26T、2.24T。当用Nd70Al30扩散后,在透射电镜下观察到磁体富Nd相含量增多,磁体矫顽力温度系数由-0.557%/K 提高到-0.507%/K。以MQU-F磁粉为原材料,分别在650℃、75MPa下热压制备出矫顽力为2.0T的各向同性磁体,850℃、270MPa下热变形制成矫顽力为1.45T的各向异性磁体。分别在550℃、600℃、650℃下利用Nd80Cu20合金对热变形磁体进行晶界扩散处理,随温度增加磁体矫顽力逐渐增大,在650℃时达最大值2.05T。BSE-SEM结果显示,扩散后磁体的富Nd晶界相含量明显增多,并且晶界相中的铁磁性元素Fe、Co含量明显降低。
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