稀土氢化物重构烧结钕铁硼磁体晶界组织研究

发布时间：2017-04-05 09:03

  本文关键词：稀土氢化物重构烧结钕铁硼磁体晶界组织研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：烧结钕铁硼是磁性最强、应用最广、消耗稀土最多的磁性材料。提高磁体的矫顽力和实现廉价高丰度稀土在磁体中的高效与大量应用是目前我国稀土永磁材料基础研究的主要方向。在烧结钕铁硼磁体中,2：14：1四方相决定了磁体理论上所能达到的最高性能,而晶界相则决定了磁体所能达到的实际磁性能,尤其是矫顽力。本文针对烧结钕铁硼矫顽力低的组织根源,采用脱氢后反应活性高的稀土氢化物重构磁体晶界相,增强了主相边界层的局域磁晶各向异性,从而有效提高了磁体的矫顽力。主要结果如下：发现了烧结Nd-Fe-B磁体的晶界重构各向异性现象,重稀土氢化物DyHx沿磁体取向方向扩散时更有利于提高磁体娇顽力。在深入研究烧结钕铁硼磁体显微组织各向异性特征基础上,将DyHx涂覆层分别沿磁体取向(c轴)和垂直取向(a轴)方向晶界扩散(GBDP),结果表明：低熔点的晶界富Nd相在取向方向的相对体积分数高于垂直方向,在退火过程中形成更多的重稀土扩散通道,Dy的扩散深度和含量显著高于垂直方向,因而在磁体内部形成更多的高磁晶各向异性硬磁壳层。磁性测量表明,沿c轴扩散时矫顽力Hcj由14.85 kOe提高到20.61 kOe(增量为5.76 kOe),沿a轴扩散时,Hcj为18.85 kOe(增量为4.00 kOe)。该结果明确了沿磁体取向方向进行重稀土晶界重构更能有效提高矫顽力。采用少量NdHx对富高丰度稀土Ce的低成本烧结磁体进行晶界重构,可以显著提高矫顽力。基于双主相工艺制备的(Nd, Ce)2Fe14B烧结磁体磁性能远高于单主相工艺制备的相同成分磁体,成为目前轻稀土永磁材料的研究热点。然而,当Ce用量超过20 wt.%时,磁体矫顽力尚不能满足应用需求,我们采用NdHx对双主相合金工艺制备的(Nd, Ce)2Fe14B (Ce/TRE=27 wt.%)磁体进行晶界重构,结果表明：在添加量为2.0wt.%时,矫顽力从8.17 kOe提高到了11.18 kOe,增幅为36.8%,同时剩磁基本不变。当添加量达到4.0wt.%时,矫顽力继续增加到13.12 kOe,剩磁由1.29 T降低到1.19 T。2.0 wt.% NdHx添加时综合性能最优,与N40商业磁体磁性能相当,但成本降低25%。EPMA和TEM表征表明,随着NdHx的添加,相邻晶粒之间的富稀土相增厚,有效去除晶粒间的去磁交换耦合作用,芯部富Ce、边界富Nd的2：14：1主相体积分数增加,部分主相边界层的Nd厚度和含量增加,抑制了反磁化过程中形核,有效提高了矫顽力。过量NdHx添加,主相体积分数降低,取向度降低且形成REFe2新相,不利于保持剩磁。
【关键词】：烧结Nd-Fe-B 晶界重构 高丰度 磁硬化壳层 矫顽力
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM27
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 稀土永磁材料概述11-12
• 1.2 烧结钕铁硼12-21
• 1.2.1 显微组织与磁性能12-14
• 1.2.2 矫顽力理论14-16
• 1.2.3 低重稀土矫顽力磁体的研究现状16-19
• 1.2.4 高丰度稀土永磁19-21
• 1.3 本文研究意义及主要内容21-23
• 第二章 实验方法23-31
• 2.1 研究思路23-24
• 2.2 样品制备24-27
• 2.2.1 主合金成分设计和配制24-25
• 2.2.2 速凝甩片(SC)25-26
• 2.2.3 磁粉制备26
• 2.2.4 REHx的设计与制备26-27
• 2.2.5 磁体制备与热处理27
• 2.3 结构与性能测试27-31
• 2.3.1 磁性能测试27-28
• 2.3.2 显微组织及元素分布28
• 2.3.3 晶体结构28-31
• 第三章 烧结钕铁硼晶界重构的各向异性31-41
• 3.1 引言31-33
• 3.2 实验33
• 3.3 结果与讨论33-39
• 3.3.1 磁性能33-34
• 3.3.2 显微组织34-37
• 3.3.3 Dy元素分布37-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 (Nd,Ce)-Fe-B烧结磁体的晶界组织重构41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 实验42-43
• 4.3 结果与讨论43-52
• 4.3.1 磁性能43-44
• 4.3.2 显微组织44-47
• 4.3.3 元素分布47-49
• 4.3.4 TEM表征49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 5.1 总结53-54
• 5.2 展望54-55
• 参考文献55-63
• 致谢63-65
• 个人简历65-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果67

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