永磁材料是應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。異質納米復合永磁體具有將各種永磁材料優(yōu)點結合在一起實現(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納米復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合高壓熱壓縮變形技術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異質納米復合永磁體,并對所制備磁體的結構和磁性能進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異質納米復合永磁體。在變形溫度為650℃,變形應力為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,且各區(qū)具有細小的晶粒尺寸: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。所獲異質納米復合永磁體的最大磁能積高達23 MGOe,同時具有好的溫度穩(wěn)定性(β_((RT-250℃))=-0.3%℃~(-1))。通過對經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]多相異質納米復合永磁體。在變形溫度為650℃,變形應力~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)納米復合區(qū)和Nd_2Fe_(14)B/α-Fe納米復合區(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,且這兩個納米復合區(qū)具有細小的晶粒尺寸:SmCo_7/α-Fe(Co)納米復合區(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。此異質納米復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多相層狀異質納米復合永磁體。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納米晶構成。在SmCo_7/α-Fe(Co)納米復合層和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。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納米復合永磁體,其最大磁能積為31 MGOe,高于當前所制備的SmCo基雙相納米復合永磁體的最高磁能積28 MGOe,能與傳統(tǒng)燒結的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)。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

燕山大學工學博士學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，當電池處在一個回路中時，它能提供相應的電能，使回路中的各電器元件工作，同樣當永磁體處于磁路回路中時，就可以利用它自身的儲能實現(xiàn)各種能量之間的轉化，從而實現(xiàn)磁路中各設備的運行。

第 1 章 緒 論從而產生如核磁共振、磁化學、磁生物、磁光及磁霍耳效應等。利用已經設計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，包含有風能發(fā)電、磁力轉軸、硬盤以及混合動力汽車等。

燕山大學工學博士學位論文排布、晶體缺陷及界面等因素有關，其包括以下參量：剩余磁化強度 Mr；剩余磁感應強度 Br；內稟矯頑力 Hci；磁感矯頑力 Hcb；最大磁能積(BH)max等[4]，相關的參量如下圖 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