混合稀土-铁基永磁材料的相结构与磁性能

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稀土共伴生矿中镨钕资源的大量开发与使用造成了镧铈资源的积压,拉大了镧铈金属与镨钕金属之间的价格差距,制备高性能、高铈含量的稀土永磁材料随之成为磁学领域的研究热点之一。与铈-铁基永磁相比,混合稀土-铁基永磁材料不仅具有更高的综合磁性能,同时还有利于解决目前稀土开发所面临的稀土资源利用不平衡和环境污染等问题。本文以稀土分离过程的中间产物——镧铈金属和混合稀土金属为稀土原材料,使用熔体快淬工艺,制备了镧铈-铁基和混合稀土-铁基永磁材料的薄带样品。研究了样品的相结构、磁性能、磁化与反磁化过程、矫顽力机制和晶间相互作用,并得到以下结论:  制备了(La,Ce)xFe14B薄带样品,获得了比铈-铁基永磁材料高一倍的最大磁能积。研究了薄带样品的相结构,证实了La对CeFe2相的抑制作用。发现富稀土样品中过量的稀土元素倾向于以镧铈固溶合金的形式存在。这一发现不仅解决了铈-铁基和高铈含量永磁材料的低温失稳问题,还为改善铈-铁基和高铈含量永磁体的微结构提供了有效的途径。对样品矫顽力机制的研究显示富稀土样品中存在较强的畴壁钉扎。Henkel曲线的测量则证明了样品中晶间交换耦合作用的存在。实验还将使用镧铈金属制备的样品与使用高纯稀土金属制备的样品进行了对比,发现使用镧铈金属制备的样品其磁性能略高于使用高纯稀土金属制备的样品的磁性能,我们认为这可能源于共掺杂效应。  使用Si和Co替代(La,Ce)xFe14B合金中的Fe,研究了元素替代对合金相结构和磁性能的影响。发现少量Si替代并不改变合金主相的2∶14∶1结构,但却大幅度降低了薄带样品的矫顽力。而当合金中的Si含量较高时,合金不再形成2∶14∶1相。这一研究结果与以往有关Si替代作用的认识有着较大的差别。对(La,Ce)2.4Fe14-xCoxB合金相结构和内禀磁性能的研究表明,La的存在有效地稳定了2∶14∶1相。随着Co含量的增加,合金的居里温度增加,饱和磁化强度下降,磁晶各向异性场先降后升,在x=9时达到最小值,同时合金由单轴各向异性转变为面各向异性。  研究了混合稀土-铁基(MM)xFe14B快淬薄带的相结构和磁化与反磁化过程。发现在混合稀土-铁基永磁材料中,La对CeFe2相的生成依然具有抑制作用,而且这种抑制作用与所采用的熔体快淬工艺有关。对薄带磁化与反磁化过程的研究表明,样品的矫顽力机制为畴壁钉扎所主导。随着稀土含量的增加,样品的不可逆磁化过程变得更加一致,且与钉扎作用的强弱有关。所有样品中均存在晶间交换耦合作用。该研究结果对高性能混合稀土-铁基永磁材料的研发具有重要的理论和实践参考价值。
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