低熔点合金RE-Cu对钕铁硼热流变磁体矫顽力的影响

发布时间：2017-07-29 12:06

  本文关键词：低熔点合金RE-Cu对钕铁硼热流变磁体矫顽力的影响

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【摘要】：热流变工艺是制备纳米晶和全密度各向异性钕铁硼永磁材料的一种有效方法。为了提高钕铁硼永磁体在各个领域的应用范围,需要增强热流变磁体的矫顽力。永磁体的磁性能对微观结构很敏感,并且晶界对矫顽力起着重要作用。通过晶界扩散法可以有效改善晶界相的组成与结构,有助于获得高矫顽力的热流变磁体。本文提出采用Nd-Fe-B与RE-Cu混合粉末进行热压／热流变的方法制备各向异性磁体。通过向钕铁硼快淬磁粉中添加低熔点合金粉末,使合金的扩散渗透过程和磁体的热压／热流变过程同时进行,从而获得高矫顽力的热流变磁体。同时,优化制备混粉磁体的工艺,在Nd-Cu的基础上完成RE-Cu的成分改进,力图制备出矫顽力更高的磁体。此外,还探讨了添加RE-Cu合金后磁性能及磁体微观结构的变化和关系,分析矫顽力变化的原因。以下是本文的主要结论：(1)优化RE-Cu的快淬工艺,得到的快淬带厚度接近、宽度均匀、成分基本无偏析；优化热压／热流变的工艺参数,在此条件下制备了Nd90Cu10、Nd85Cu15、 Nd80Cu20(Wt.％)不同添加量的混粉热流变磁体,各向异性磁体的矫顽力随合金添加比例的增加呈现出先增加后减小的变化,并在添加量为2.5 wt .%时取得最大值。同时,Cu含量增大能够改善矫顽力提升的幅度。矫顽力最高的磁体性能如下：Br=13.53 kGs,Hcj=16.1 kOe,(BH)m=44.07 MGOe。(2)添加Nd-Cu后,热流变磁体的晶粒生长速度变慢,主相片状晶粒尺寸更小,富稀土晶界相变厚,晶界交汇处变多,并有Nd-Cu富集现象。随着Nd-Cu添加量增大,热流变磁体的取向变差。认为低熔点合金能够削弱晶粒间的耦合作用,并使矫顽力机制由单一的形核机制变为形核和钉扎共同决定。这是磁体矫顽力、剩磁和磁能积的变化原因。(3)热流变前热处理制备的磁体性能和微观结构较差,热流变过程结束后,再做热处理能够少量提高混粉磁体的矫顽力。原因是正常的晶粒长大和流变取向已经完成,热处理有利于改善晶界相的均匀性。(4)采用Pr85Cu15和Nd60Dy20Cu20制备混粉磁体,同样提高了磁体的矫顽力。Pr-Cu混粉磁体的效果和Nd-Cu接近,能够制备高矫顽力的热流变磁体。含Dy的混粉热流变磁体组织结构和磁性能较差,低熔点合金的成分和制备工艺还有待进一步研究。本文在不添加重稀土元素的前提下,成功制备出矫顽力达到16.1 kOe的热流变磁体,比不混粉的磁体提升超过70%。同时,实验显著提高了热流变磁体的温度稳定性,对高矫顽力的可控制备和组织调控有一定的参考价值。
【关键词】：Nd-Fe-B磁体 热压/热流变 晶界 RE-Cu合金 矫顽力
【学位授予单位】：钢铁研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM273
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-26
• 1.1 永磁材料的发展11-12
• 1.2 Nd-Fe-B磁体的制备方法12-14
• 1.2.1 烧结工艺简介12-13
• 1.2.2 粘结工艺简介13
• 1.2.3 热压/热流变工艺简介13-14
• 1.3 热压/热流变的工艺、成分和机理14-20
• 1.3.1 Nd-Fe-B系稀土永磁材料的微观结构特性14-16
• 1.3.2 热压/热流变的工艺参数调控16-17
• 1.3.3 热压Nd-Fe-B磁体的致密化形成机理17-18
• 1.3.4 热流变Nd-Fe-B磁体织构形成机理18-20
• 1.3.5 应用——全密度辐向永磁环20
• 1.4 高矫顽力磁体的设计与制备20-23
• 1.4.1 成分改善21-22
• 1.4.2 结构优化22
• 1.4.3 晶界扩散22-23
• 1.5 本文的研究意义、目的和内容23-26
• 1.5.1 研究意义23-24
• 1.5.2 实验目的24
• 1.5.3 本文的研究内容24-26
• 第二章 实验方法26-33
• 2.1 快淬磁粉与热流变磁体制备26-30
• 2.1.1 热流变磁体的制备流程26
• 2.1.2 合金铸锭的制备26-28
• 2.1.3 快淬Nd-Fe-B磁粉和RE-Cu粉的制备28-29
• 2.1.4 热压/热流变磁体制备29-30
• 2.2 分析和测试方法30-33
• 2.2.1 磁性测量30-31
• 2.2.2 XRD分析31
• 2.2.3 氧含量测定31-32
• 2.2.4 DSC测试32
• 2.2.5 电镜观察微观形貌32-33
• 第三章 Nd-Cu和Nd-Fe-B混粉热流变的磁体制备工艺、性能与结构33-53
• 3.1 Nd-Cu快淬带的制备33-37
• 3.1.1 Nd-Cu合金成分选择33-34
• 3.1.2 快淬工艺参数对制备Nd-Cu薄带的影响34-35
• 3.1.3 Nd-Cu快淬带的表征35-37
• 3.2 制备各向异性热流变磁体的工艺研究37-40
• 3.2.1 粉末粒度对混粉效果及磁体性能的影响37-38
• 3.2.2 热压和热流变工艺对混粉磁体影响38-40
• 3.3 混粉热流变磁体磁性能40-43
• 3.3.1 不同Nd-Cu添加量的混粉热流变磁体磁性能40-42
• 3.3.2 各向异性热流变Nd-Fe-B磁体的性能分布42-43
• 3.4 Nd-Cu混粉磁体的组织结构表征43-48
• 3.4.1 混粉热压磁体的微观形貌43-44
• 3.4.2 混粉热流变磁体的微观形貌44-46
• 3.4.3 混粉热流变磁体的取向度46-47
• 3.4.4 热流变磁体的氧含量47-48
• 3.5 热处理对混粉热流变磁体性能的影响48-51
• 3.5.1 热压阶段热处理对磁体性能及微观结构的影响48-50
• 3.5.2 后热处理对磁体性能及微观结构的影响50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 RE(Pr,Dy)-Cu混粉热流变磁体的性能与结构53-63
• 4.1 Pr-Cu混粉热流变磁体的制备53-56
• 4.1.1 Pr-Cu粉末、混粉热流变磁体制备及性能53-55
• 4.1.2 Pr-Cu热流变磁体微观结构分析55-56
• 4.2 Nd-Dy-Cu混粉磁体制备、性能及结构分析56-60
• 4.2.1 Nd-Dy-Cu粉末、混粉热流变磁体制备及性能56-58
• 4.2.2 Nd-Dy-Cu热流变磁体微观结构分析58-60
• 4.3 Pr-Cu与Nd-Dy-Cu混粉热流变磁体的性能差异分析60-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 RE-Cu对热流变磁体矫顽力的影响63-72
• 5.1 混粉磁体的耦合作用63-64
• 5.2 添加Nd-Cu对矫顽力机制的影响分析64-69
• 5.2.1 混粉热流变磁体的磁化过程64-65
• 5.2.2 Nd-Cu在混粉热流变磁体中的分布65-68
• 5.2.3 Nd-Cu对矫顽力机制的影响分析68-69
• 5.3 热流变磁体的温度稳定性69-70
• 5.4 混粉热压/热流变工艺的特点和局限性70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 全文总结72-75
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-81
• 参与项目及文章发表情况81-82
• 致谢82

【参考文献】

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本文编号：589056