【摘 要】
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随着Nd-Fe-B产量的大幅增加,稀土Nd/Pr/Dy/Tb资源的消耗也日益剧增。作为伴随产物的La、Ce、Y稀土则长期处于供过于求,大量堆积的状态,对稀土资源的平衡利用造成了严重的影响。因此,为实现生产成本控制,促进稀土产品的产销平衡,同时缓解环境污染压力,促进稀土资源高效与平衡利用,扩大高丰度稀土La、Ce、Y在钕铁硼磁体中的应用势在必行。本论文采用放电等离子烧结（Spark plasma s
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随着Nd-Fe-B产量的大幅增加,稀土Nd/Pr/Dy/Tb资源的消耗也日益剧增。作为伴随产物的La、Ce、Y稀土则长期处于供过于求,大量堆积的状态,对稀土资源的平衡利用造成了严重的影响。因此,为实现生产成本控制,促进稀土产品的产销平衡,同时缓解环境污染压力,促进稀土资源高效与平衡利用,扩大高丰度稀土La、Ce、Y在钕铁硼磁体中的应用势在必行。本论文采用放电等离子烧结（Spark plasma sintering）技术与双合金法制备了Ce-Nd-Fe-B基纳米晶磁体,并探讨了磁体的磁性能、微观结构以及晶间磁相互作用之间的演变规律,阐释了元素冶金行为与物相结构,温度稳定性之间的关系。首先,通过成分设计,采用熔体快淬技术,制备出了纳米晶（Y,Ce）-Nd-Fe-B合金条带。系统地研究了不同Nd含量下（Y,Ce）-Nd-Fe-B合金的磁性能、物相组成、热稳定性以及微观结构,并对合金晶间磁相互作用作了分析。研究表明,随着Nd含量的增加,（Y,Ce）-Nd-Fe-B合金中Ce Fe2相趋于消失,有利于合金磁性能增加。其中,(Y50Ce50)10Nd20Fe68.9B1.19合金磁性能增加趋势最为明显,其磁性能为:Hcj=1042 k A/m,Jr=0.74 T,（BH）max=91 k J/m3。结果显示,所有样品均表现出强烈的交换耦合作用,剩磁增强效应效果显著。其次,以优化后的合金为原材料,制备出（Y,Ce）-Nd-Fe-B纳米晶磁体。结果表明,烧结温度的变化对磁体的磁性能影响较大,随着温度增加,磁体磁性能呈现下降趋势,且方形度有所恶化。其中,在烧结工艺为650 ℃/50 Mpa/5min时,SPS-20磁体的磁性能为:Hcj=725 k A/m,Jr=0.73 T,（BH）max=81 k J/m3。微观结构分析显示,在烧结过程中,磁体中形成粗晶区与细晶区两种区域,并且烧结温度对粗晶区影响较大,烧结温度越高,晶粒异常长大越明显,对磁体磁性能恶化越显著。对磁体中元素分布研究表明,晶界中Nd、Ce含量丰富,Y在磁体中分布均匀,且倾向于进入2:14:1主相,对主相的稳定性有所益处。最后,基于Ce-Fe-B内禀磁性能的不足,而Pr-Fe-B内禀性能较为优异的特点,将Ce-Pr-Nd-Fe-B合金粉末与Pr-Fe-B合金粉混合。制备出Ce-Pr-Nd-Fe-B/Pr-Fe-B纳米晶磁体,从而使得双合金磁体的磁性能以及热稳定性得到大幅提升。研究结果显示,在Pr-Fe-B合金添加量为75 wt.%时,SPS-75磁体的磁性能达到:Jr=0.80 T,Hcj=865 k A/m,（BH）max=104 k J/m3。相比于未添加Pr-Fe-B合金的磁体,在添加后,磁体的居里温度从542 K增加至563 K,有效的提升了磁体居里温度。另外,Pr-Fe-B合金的加入,磁体晶粒间的交换耦合作用增强,长程静磁作用减弱,对磁体的剩磁增加有益。综上所述,本文从磁体的微观结构、元素的冶金行为、晶间磁相互作用等角度,系统的分析了高丰度稀土元素Y/Ce对Ce-Nd-Fe-B基纳米晶磁体磁性能及热稳定性的影响,为制备高性价比稀土永磁材料提供实验指导与理论分析。
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