RE-Fe-B基纳米复合永磁材料晶化行为及磁性能研究

题名:RE-Fe-B基纳米复合永磁材料晶化行为及磁性能研究
作者:罗洁
学位授予单位:华南理工大学
关键词:稀土永磁;;纳米复合材料;;PrFeB合金;;激活能;;硬磁性能
摘要:

 纳米晶复合永磁材料由于具有高的剩磁和磁能积,以及低的稀土含量,引起了世界各国材料工作者的高度重视。相比Nd-Fe-B基纳米复合永磁材料,人们对于与Nd-Fe-B结构和性能相似的Pr-Fe-B永磁材料系统研究相对较少。Pr基纳米晶rare earth magnets复合材料,不仅具有Nd基纳米晶复合材料的特点,同时由于Pr2Fe14B相磁晶各向异性场比Pr2Fe14B高这一本征特性,所以可能获得比NdFeB基材料更高的内禀矫顽力和最大磁能积。因此,本文系统研究了Pr2Fe14B/Fe3B和Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合材料的晶化行为与硬磁性能。

 利用熔体快淬和真空晶化热处理制备了Pr2Fe14B/Fe3B和Pr2Fe14B/α-Fe两个系列的纳米复合永磁材料。采用X射线衍射(XRD),差示扫描量热分析(DSC),振动样品磁强计(VSM)等方法着重研究了合金的结构、组织和性能及合金成分对硬磁性能的影响。Pr2Fe14B/Fe3B系列中,对快淬合金晶化行为的研究表明,晶化时的加热速度可以有效的改变非晶材料的各晶化特征温度,加热速度越快,晶化特征温度越高。高熔点过渡元素Ta的添加增加了Fe3B相的晶化激活能,明显提高了Fe3B相的晶化温度,增强了非晶相的稳定性。Nb的添加,能提高Fe3B相的晶化激活能,在合金的晶化过程中可以抑制亚稳态Pr2Fe23B3相的产生。对这一合金系列磁性能的研究表明,Ta元素的添加能明显提高合金的矫顽力。当晶化时间为5min时,Nb元素的添加通过抑制退火过程中Pr2Fe23B3亚稳相的生成,改善了合金的综合硬磁性能。Dy部分替代Pr,能提高合金的矫顽力,但剩磁有所下降。Co元素部分替代Fe元素,进入硬磁相和软磁相,可以调整合金内禀性能,抑制软磁相的晶化,使得薄带晶化处理时,晶粒均匀细小,强化软硬磁相的交换耦合,也一定程度上改善合金的硬磁性能。经过工艺和成分优化获得了成分为Pr4.5(Fe0.9Co0.1)77B18.5的Pr2Fe14B/Fe3B纳米复合材料的最佳性能为: Br=1.2T ,Hcj=242.1kA/m,(BH)max=84.7kJ/m3。

 Pr2Fe14B/α-Fe系列中,在http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php低稀土含量的Pr8Fe87B5合金中添加少量的Ta和Co同样也能改善合金的综合硬磁性能。添加Nb后,发现合金的磁性能并没有明显改善,反而有一点降低。原因可能是合金中出现了非磁性的富Nb相,从而导致合金磁性能的降低。最后获得成分为Pr8Fe87B4Ta1的低稀土含量Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合材料最佳性能为:Br=1.4T,Hcj=313.86kA/m,(BH)max=65.02kJ/m3。
学位年度:2010