烧结钕铈铁硼磁体的晶界扩散行为及磁硬化机理
发布时间：2020-10-24 14:36
烧结NdFeB永磁材料因其具备高磁性能而受到广大学者的关注。现在被广泛应用于高新科技领域的核心器件上。但是Nd、Pr等稀土资源的过度使用制约着钕铁硼磁体的发展。因此,双主相含Ce磁体逐渐成为永磁材料的发展重点。然而,矫顽力低和耐腐蚀性能差严重限制了含Ce磁体的应用。为此,本文探索了晶界改性调控双主相Nd-Ce-Fe-B磁体微观结构和性能的方法,力求在双主相磁体界面调控、磁学机理等基础理论和工艺设计上取得新进展,为双主相Nd-Ce-Fe-B磁体综合性能提高和推广应用提供重要的理论指导。本文围绕双主相Nd-Ce-Fe-B磁体的晶界改性开展相关研究,依据热力学理论计算,探索了双主相Nd-Ce-Fe-B磁体晶界改性反应规律,同时,系统地研究了PrCu合金以及DyF_3和Cu粉的晶界添加对双主相Nd-Ce-Fe-B磁体微观结构和性能的改性规律,揭示了磁体微观结构和成分的变化规律,阐述了磁体性能增强机理。晶界添加PrCu合金能够有效改善双主相Nd-Ce-Fe-B磁体的微观结构,提高磁体的磁性能和耐腐蚀性能。热力学计算结果表明,Pr取代Nd或Ce降低了主相的形成焓,提高了(Nd,Pr)_2Fe_(14)B或(Ce,Pr)_2Fe_(14)B相的形成能力;然而,Cu降低了Nd_2(Fe,Cu)_(14)B和Ce_2(Fe,Cu)_(14)B相的形成能力,说明Pr容易扩散进主相内部,而Cu元素则主要存在于晶界相中。PrCu合金添加提高了磁体的内禀矫顽力,而剩磁仅有少量降低。当PrCu合金添加量为2wt%时,磁体的矫顽力H_(cj)达到1130kA/m,相较未添加PrCu合金磁体的H_(cj)提高11.1%,而剩磁B_r为0.696T,仅降低1.99%。这是因为Pr取代主相晶粒中的Nd或Ce形成了具有高各向异性场的(Nd,Pr)_2Fe_(14)B或(Ce,Pr)_2Fe_(14)B相,提高了形核场;而且增加了界面富稀土相,减弱了相邻主相晶粒间的磁耦合作用。此外,PrCu合金添加降低了磁体矫顽力可逆温度系数绝对值,提高了磁体的温度稳定性;同时提高了磁体腐蚀电位,降低了磁体的腐蚀电流,改善了磁体的耐腐蚀性能。DyF_3和Cu粉的晶界添加改善了双主相Nd-Ce-Fe-B磁体的性能和微观结构。基于二元合金相图分析,设计了DyF_3和Cu粉的混合比例。研究发现,DyF_3和Cu粉的晶界添加显著提高了磁体的内禀矫顽力H_(cj),当添加量为2wt%时,磁体的H_(cj)达到976.7kA/m,较未添加磁体的598kA/m提升了63.33%。磁体剩磁B_r出现了少量降低,较未添加磁体B_r降低4.53%;然而磁体的最大磁能积(BH)_(max)升高了2.66%。晶界改性引入的Dy元素主要存在于主相片层中,这与热力学计算结果相一致,说明Dy易于扩散进入片层内取代主相中Nd或Ce,形成(Nd,Dy)_2Fe_(14)B或(Ce,Dy)_2Fe_(14)B相,提高主相晶粒的各向异性场,抑制反磁化畴形核,提高磁体H_(cj);同时界面富稀土相增多,减少了相邻晶粒间的磁交换耦合作用,对提高磁体H_(cj)也有贡献。然而,非磁性相的增多和Dy与Fe间的亚铁磁性耦合是剩磁降低的主要原因。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM273
【部分图文】：
软磁材料和硬磁材料销量最多，普及最广，其中硬优异，具有大矫顽力、高剩磁和磁能积，能够保持较长时间磁性磁材料的名称[1]。全球信息化发展使得永磁材料广泛的应用到信基础功能材料应用到高新技术产业中去，对国民经济的发展起着时刻影响着人民的生活[2]。永磁材料的广泛使用使人们的生活更、话筒、扬声器等都装有磁性材料。永磁材料在医学上的应用也像仪和用作康复器、修复器、磁性导液管或去除异物器等，对医作用[3]。纪 40 年代末，Al-Ni-Co 永磁材料问世。随后永磁材料得到迅猛体永磁体，60 年代至 80 年代先后出现 SmCo5和 Sm2Co17两种稀料逐渐取代铁氧体成为市场上主流的永磁材料。到 80 年代研永磁材料，使得永磁材料的发展取得跨越性发展。第三代稀土成为“磁王”。永磁材料磁能积的发展可以从图 1.1[4]看出。
江苏大学硕士学位论文有更高的矫顽力和温度稳定性。这也带动了相关制造工艺技术技术、低温烧结、合金添加等的应用能够使我们得到更高性能各行各业的需求。从以前的 N48、N395H、N35EH 到如今的 H 和 N30VH 等高质量牌号烧结钕铁硼磁体，也标志着产品的发电机和医疗方面对于烧结钕铁硼磁体的需求同样巨大。我国些磁性机械、仪器仪表中，烧结钕铁硼磁体同样起到至关重
表 2.1 为本次实验部分仪器，主要包括粉末制备、磁体烧结和测试等相关仪器。表 2.1 主要实验设备Table.2.1 Equipment in experiment设备名称 型号 生产厂家真空甩带炉 VISC-II-50 沈阳金正冶金技术有限公司B-H 测试仪 PERMAGRAPH C750 德国科隆磁性物理实验中心金相显微镜 XD-7 南京测控科学器材设备有限公司场发射扫描电镜 JSM-7800F 日本电子株式会社热分析仪 STA449F3 德国耐驰公司放电等离子烧结炉 SPS-1050 日本住友石炭矿业株式会社电化学工作站 LK2005A 天津兰力科化学电子技术公司2.2 实验流程和样品制备过程
【参考文献】
本文编号：2854587
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM273
【部分图文】：
软磁材料和硬磁材料销量最多，普及最广，其中硬优异，具有大矫顽力、高剩磁和磁能积，能够保持较长时间磁性磁材料的名称[1]。全球信息化发展使得永磁材料广泛的应用到信基础功能材料应用到高新技术产业中去，对国民经济的发展起着时刻影响着人民的生活[2]。永磁材料的广泛使用使人们的生活更、话筒、扬声器等都装有磁性材料。永磁材料在医学上的应用也像仪和用作康复器、修复器、磁性导液管或去除异物器等，对医作用[3]。纪 40 年代末，Al-Ni-Co 永磁材料问世。随后永磁材料得到迅猛体永磁体，60 年代至 80 年代先后出现 SmCo5和 Sm2Co17两种稀料逐渐取代铁氧体成为市场上主流的永磁材料。到 80 年代研永磁材料，使得永磁材料的发展取得跨越性发展。第三代稀土成为“磁王”。永磁材料磁能积的发展可以从图 1.1[4]看出。
江苏大学硕士学位论文有更高的矫顽力和温度稳定性。这也带动了相关制造工艺技术技术、低温烧结、合金添加等的应用能够使我们得到更高性能各行各业的需求。从以前的 N48、N395H、N35EH 到如今的 H 和 N30VH 等高质量牌号烧结钕铁硼磁体，也标志着产品的发电机和医疗方面对于烧结钕铁硼磁体的需求同样巨大。我国些磁性机械、仪器仪表中，烧结钕铁硼磁体同样起到至关重
表 2.1 为本次实验部分仪器，主要包括粉末制备、磁体烧结和测试等相关仪器。表 2.1 主要实验设备Table.2.1 Equipment in experiment设备名称 型号 生产厂家真空甩带炉 VISC-II-50 沈阳金正冶金技术有限公司B-H 测试仪 PERMAGRAPH C750 德国科隆磁性物理实验中心金相显微镜 XD-7 南京测控科学器材设备有限公司场发射扫描电镜 JSM-7800F 日本电子株式会社热分析仪 STA449F3 德国耐驰公司放电等离子烧结炉 SPS-1050 日本住友石炭矿业株式会社电化学工作站 LK2005A 天津兰力科化学电子技术公司2.2 实验流程和样品制备过程
【参考文献】
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本文编号：2854587
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