MM-Fe-B烧结磁体磁性能和微结构的研究

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烧结钕铁硼磁体以其优异的综合磁性能得到广泛应用。研究利用白云鄂博矿共伴生混合稀土金属(Misch-Metal,MM)制备较高性价比的RE-Fe-B永磁材料,既可降低RE-Fe-B磁体的原料成本,又可实现稀土资源综合利用,具有明显的经济和社会效益。  本文基于全新的多主相工艺,分别设计了富 Nd和富MM主相合金,通过调节MM与总稀土之间的比例,制备不同MM含量的烧结磁体,详细研究了MM含量对制备工艺、磁性能和微观结构的影响。研究发现,在保温时间不变的情况下,磁体的烧结温度、一次回火温度和二次回火温度均随MM含量的增加而单调降低。  磁性能方面,随着MM含量的增加,烧结磁体的磁性能单调降低,但变化规律并不一致。MM含量低于10wt.%时,剩磁和磁能积缓慢降低,当含量增加到20 wt.%时,剩磁和磁能积急剧降低;矫顽力随MM含量的增加缓慢降低。烧结磁体方形度的变化规律与剩磁、最大磁能积一致。综合分析,当MM含量为10wt.%时磁体的磁性能最佳,分别为Br=13.67 kGs,Hcj=12.99 kOe,(BH)max=44.76 MGOe。SEM观察表明,烧结磁体中MM-Fe-B晶粒分布均匀,富稀土相在三角晶界区富集。EBSD观察发现,烧结磁体的织构随MM含量的增加而降低;VSM观察得到,随着MM含量的增加,各向异性场单调降低;通过参数选择使得模拟结果与实验测量的磁滞回线结果相接近,发现混合稀土掺杂样品中磁晶各向异性能分布比较尖锐,易磁轴集中分布在(001)方向,这与实验测量结果相一致。  研究了纳米CuAl粉末掺杂对烧结Nd-Fe-B和MM-Fe-B磁体磁性能和织构的影响。烧结NdFeB磁体的磁性能随CuAl掺杂量的增加呈现先增加后降低的变化规律,在0.25wt.%时最佳,分别为剩磁Br=13.15 kGs、矫顽力Hcj=13.97 kOe和最大磁能积(BH)max=42.05 MGOe,其中矫顽力Hcj变化最大,增长率为10.3%;微观结构观察发现,Cu元素主要集中在富Nd相,Al元素在磁体中均匀分布。  烧结MMFeB磁体的磁性能随CuAl掺杂量的增加呈现先增加后降低的变化规律,在0.25wt.%时最佳,分别为剩磁Br=9.44 kGs、矫顽力Hcj=2.06 kOe和最大磁能积(BH)max=10.12 MGOe,且矫顽力Hcj变化最大,增长率为44.1%,对比Nd-Fe-B磁体,添加CuAl合金粉末对MM-Fe-B磁体磁性能有显著改善;微观结构观察发现,Cu元素主要集中在富Nd相,Al元素在磁体中均匀分布,Al可提高富稀土相和主相的浸润性,细化晶粒,Cu提高了去交换耦合作用,因此使矫顽力Hcj提高,这对于混合稀土的利用有较高的价值。
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