永磁材料是應(yīng)用最為廣泛的功能材料之一,隨著社會的不斷發(fā)展,對永磁材料的需求除了高的磁能積,還需要低成本和優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性。異質(zhì)納米復(fù)合永磁體具有將各種永磁材料優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)高磁能積,低成本和優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性的潛力,但是目前所制備的異質(zhì)納米復(fù)合永磁體面臨著稀土含量高,晶粒尺寸粗大,不兼容或難形成硬磁相織構(gòu)等問題,限制了其發(fā)展。本文立足這一研究背景,通過高能球磨及熔體快淬工藝并結(jié)合高壓熱壓縮變形技術(shù)成功制備出了各向異性塊體Nd_2Fe_(14)B/α-Fe、[SmCo_7/α-Fe(Co)]@[Nd_2Fe_(14)B/α-Fe]及SmCo_7/α-Fe(Co)@Nd_2Fe_(14)B異質(zhì)納米復(fù)合永磁體,并對所制備磁體的結(jié)構(gòu)和磁性能進(jìn)行了如下的研究分析。通過對貧Nd的Nd_9Fe_(85.5)Cu_(1.5)B_4非晶合金條帶粉體與商用富Nd的Nd_(13.6)Fe_(73.6)Ga_(0.6)Co_(6.6)B_(5.6)納米晶合金粉體的混合物進(jìn)行高壓熱壓縮變形,成功制備出了塊體的各向異性Nd_2Fe_(14)B/α-Fe異質(zhì)納米復(fù)合永磁體。在變形溫度為650℃,變形應(yīng)力為820 MPa,變形時間為45 s,變形量為79%時獲得最佳性能的磁體。該磁體由貧Nd區(qū)和富Nd區(qū)組成,含有24 wt%的軟磁相。在貧Nd區(qū)和富Nd區(qū)同時觀察到沿(00l)方向的Nd_2Fe_(14)B納米晶織構(gòu),且各區(qū)具有細(xì)小的晶粒尺寸:貧Nd區(qū)由晶粒尺寸約為22 nm的α-Fe和晶粒尺寸約為29 nm的Nd_2Fe_(14)B納米晶構(gòu)成;富Nd區(qū)由長軸方向尺寸為50-142 nm,厚度為20-35 nm的板條狀Nd_2Fe_(14)B納米晶組成。所獲異質(zhì)納米復(fù)合永磁體的最大磁能積高達(dá)23 MGOe,同時具有好的溫度穩(wěn)定性(β_((RT-250℃))=-0.3%℃~(-1))。通過對經(jīng)過高能球磨后得到的SmCo基非晶納米晶粉體與熔體快淬貧Nd的Nd_9Fe_(85.5)Cu_(1.5)B_4非晶合金粉體的混合物進(jìn)行快速高壓熱壓縮變形,成功制備出了各向異性塊體[SmCo_7/α-Fe(Co)]@[Nd_2Fe_(14)B/α-Fe]多相異質(zhì)納米復(fù)合永磁體。在變形溫度為650℃,變形應(yīng)力~1 GPa,變形量為80%,變形時間為30 s的工藝下,該磁體具有最佳磁性能。此時,該磁體含有30 wt%的α-Fe(Co)和α-Fe軟磁相,由SmCo_7/α-Fe(Co)納米復(fù)合區(qū)和Nd_2Fe_(14)B/α-Fe納米復(fù)合區(qū)交替鑲嵌而成。在SmCo_7/α-Fe(Co)區(qū)和Nd_2Fe_(14)B/α-Fe區(qū)同時觀察到了硬磁相SmCo_7和Nd_2Fe_(14)B納米晶沿(00l)方向的織構(gòu),且這兩個納米復(fù)合區(qū)具有細(xì)小的晶粒尺寸:SmCo_7/α-Fe(Co)納米復(fù)合區(qū)的α-Fe和SmCo_7晶粒尺寸均約為12 nm;Nd_2Fe_(14)B/α-Fe納米復(fù)合區(qū)的α-Fe和Nd_2Fe_(14)B晶粒尺寸分別為19 nm和29 nm。此異質(zhì)納米復(fù)合永磁體的最大磁能積為25 MGOe,矯頑力溫度系數(shù)β_((RT-250℃))=-0.27%℃~(-1),該磁體的磁能積隨Nd_9Fe _(85.5)Cu_(1.5)B_4非晶合金粉體前驅(qū)物含量的增加先增大后減小,在Nd_9Fe_(85.5)Cu_(1.5)B_4非晶合金粉體為30 wt%時獲得最高磁能積,磁體的磁能積隨變形量(68-80%)的增大而增高。通過對經(jīng)過高能球磨后得到的SmCo基非晶納米晶粉體與商用富Nd的Nd_(13.6)Fe_(73.6)Ga_(0.6)Co_(6.6)B_(5.6)納米晶粉體的混合物進(jìn)行高壓熱壓縮變形,制備出各向異性塊體SmCo_7/α-Fe(Co)@Nd_2Fe_(14)B多相層狀異質(zhì)納米復(fù)合永磁體。在變形時間為35 s,變形溫度為650℃,變形量為82%,最大變形應(yīng)力~1 GPa的條件下,我們獲得了最佳性能的磁體。該磁體的軟磁相含量為25.6 wt%,由SmCo_7/α-Fe(Co)納米復(fù)合層區(qū)和Nd_2Fe_(14)B納米晶層區(qū)交替重疊而成,SmCo_7/α-Fe(Co)層由晶粒尺寸約為11 nm的α-Fe(Co)相和SmCo_7相組成,Nd_2Fe_(14)B層由長度平均尺寸為75 nm,寬度平均尺寸為23 nm的板條狀Nd_2Fe_(14)B納米晶構(gòu)成。在SmCo_7/α-Fe(Co)納米復(fù)合層和Nd_2Fe_(14)B層同時獲得了SmCo_7和Nd_2Fe_(14)B納米晶沿(00l)方向的織構(gòu)。最終獲得同時具有高磁能積和優(yōu)異溫度穩(wěn)定性的各向異性塊體多相層狀異質(zhì)納米復(fù)合永磁體,其最大磁能積為31 MGOe,高于當(dāng)前所制備的SmCo基雙相納米復(fù)合永磁體的最高磁能積28 MGOe,能與傳統(tǒng)燒結(jié)的SmCo基單相磁體相媲美,該磁體具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性,其矯頑力溫度系數(shù)β_((RT-250℃))=-0.28%℃~(-1)。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文式分布在其周圍。因此，我們可以把永磁體看成類似電池的儲能器。與電池一樣，當(dāng)電池處在一個回路中時，它能提供相應(yīng)的電能，使回路中的各電器元件工作，同樣當(dāng)永磁體處于磁路回路中時，就可以利用它自身的儲能實(shí)現(xiàn)各種能量之間的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)磁路中各設(shè)備的運(yùn)行。

第 1 章 緒 論從而產(chǎn)生如核磁共振、磁化學(xué)、磁生物、磁光及磁霍耳效應(yīng)等。利用已經(jīng)設(shè)計(jì)出如核磁共振成像儀等高精尖的醫(yī)療器械。以上所述，充分料對人類生活、社會發(fā)展具有非常重要的作用。因此對永磁材料的研備成為材料研究領(lǐng)域一個非常重要的課題。下圖 1-2 是永磁材料典型舉，包含有風(fēng)能發(fā)電、磁力轉(zhuǎn)軸、硬盤以及混合動力汽車等。

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文排布、晶體缺陷及界面等因素有關(guān)，其包括以下參量：剩余磁化強(qiáng)度 Mr；剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度 Br；內(nèi)稟矯頑力 Hci；磁感矯頑力 Hcb；最大磁能積(BH)max等[4]，相關(guān)的參量如下圖 1-3 所示[5]。以下是對永磁材料各個參量的物理描述：

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本文編號：2830771