【摘要】：高豐度稀土永磁材料是一種重要的功能材料并且廣泛應用于日常生活的各個方面,受到人們的關注。材料的內稟磁性及其隨溫度的變化關系研究對于磁體成分的設計、工藝條件的優(yōu)化、適用的溫度區(qū)間以及材料性價比等都有極為重要的意義。充分了解高豐度雙主相燒結磁體的矯頑力機制對雙主相燒結磁體的生產(chǎn)制備和性能調控以及新材料的開發(fā)都具有非常重要的指導意義。采用雙主相方法制備含混合稀土的稀土永磁材料,不僅能夠充分利用各種稀土資源,還能減少稀土分離造成的環(huán)境污染,節(jié)約原材料成本。本文研究了MM_(13)Fe_(81)B_6(混合稀土MM的成分為La_(28.2)Ce_(52.0)Pr_(5.1)Nd_(14.7))合金的內稟磁性能和雙主相MM_(14)Fe_(79.9)B_(6.1)/Nd_(13.5)Fe_(80.5)B_6燒結磁體的永磁性能及其矯頑力機制,并對燒結磁體不同初始狀態(tài)的磁化過程與磁疇的關系進行了分析,得到的主要結果如下:用電弧熔煉法制備了MM_(13)Fe_(81)B_6合金,通過GSAS精修擬合XRD圖譜得出MM_2Fe_(14)B的晶格常數(shù)a=b=0.8780 nm,c=1.2185 nm,稍低于Nd_2Fe_(14)B的值。通過趨近飽和定律擬合得到300 K時MM_2Fe_(14)B晶體的飽和磁化強度為27.36μ_B/f.u.,其隨溫度的變化規(guī)律與Nd_2Fe_(14)B類似。利用分子場模型擬合了MM_2Fe_(14)B的飽和磁化強度與溫度的關系,擬合值與實驗結果具有相同的變化趨勢。使用粉末取向法制備了具有良好c軸排布的多晶取向樣品。根據(jù)磁體難軸方向磁化過程中的能量關系,通過多種辦法擬合得到300 K時MM_2Fe_(14)B的磁晶各向異性場μ_0H_a=4.2 T,磁晶各向異性常數(shù)K_1=1.39×10~6 J/m~3,K_2=4.2×10~5 J/m~3。利用單離子各向異性理論擬合得到MM_2Fe_(14)B晶體不同溫度的磁晶各向異性常數(shù)與實驗值非常接近,其變化關系與Nd_2Fe_(14)B類似。隨著溫度的降低MM_2Fe_(14)B磁體在74 K會出現(xiàn)自旋重取向現(xiàn)象,10 K時自旋重取向角度達到18°。MM_2Fe_(14)B磁體的居里溫度為488 K,說明磁體可以應用于室溫環(huán)境。用雙主相方法制備了MM_(14)Fe_(79.9)B_(6.1)/Nd_(13.5)Fe_(80.5)B_6的比例依次為0:100、20:80和30:70的燒結磁體。磁體主要包含2:14:1主相,僅含少量α-Fe相,并且不同成分的磁體具有幾乎相同的晶粒取向度,標準差大約為14°。Nd_2Fe_(14)B的居里溫度為T_C=585.2 K。當混合稀土MM占稀土總量的20.2 at.%和30.3 at.%時,磁體具有三個不同的磁相變溫度T_(C1)、T_(C2)和T_(C3),依次為509.4 K、565 K、573.2 K和508.8 K、555.2 K、568.8 K。隨著混合稀土含量的增加,磁體內部晶界相的含量增加,其分布的不均勻程度增加,磁體的永磁性能逐漸下降,并且磁體內部的交換耦合作用變弱,反磁化過程變得更加不一致。隨著溫度的升高,磁體的永磁性能變弱,退磁曲線的方形度變差,磁體內部晶粒的反磁化過程和晶粒之間的相互作用發(fā)生明顯變化。溫度越高,磁體中不同晶粒的反磁化過程變得越獨立,晶粒之間的交換耦合作用變弱,反磁化過程更加不一致。雙主相磁體在不同溫度具有不同的矯頑力機制,200 K時磁體接近于形核型,而380 K時疇壁釘扎型占據(jù)主導地位;300 K的反磁化過程相對復雜,形核和釘扎兩種矯頑力機制可能共存,磁體的反磁化過程不能用單一的矯頑力機制描述。300 K的角度FORC和SORC分布曲線證實,磁體確實具有兩種類型的反磁化機制。利用磁光克爾顯微鏡觀測了不同初始狀態(tài)下不同成分燒結磁體的磁疇狀態(tài)發(fā)現(xiàn),熱退磁狀態(tài)時磁體內部晶粒為多疇狀態(tài),交流退磁狀態(tài)的晶粒則幾乎為單疇結構。熱退磁起始磁化過程的回復曲線反映晶粒內部磁疇壁移動和消失的具體情況,而退磁回復曲線則體現(xiàn)晶粒的磁化反轉和晶粒之間的相互作用情況。交流退磁起始磁化的回復曲線和退磁回復曲線說明相同的磁性質,都體現(xiàn)了磁體內部晶粒的磁化反轉和晶粒之間的相互作用情況,并且退磁過程回復曲線與磁體的初始狀態(tài)無關。熱退磁的小回線出現(xiàn)明顯的不對稱性,不同磁場下小回線的變化過程比較復雜,這是由于磁體內部晶粒從多疇轉變?yōu)閱萎牶蛦萎牼Я７创呕^程混合交疊發(fā)生造成的。交流退磁的小回線具有很好的對稱性,反映的是磁體內部晶粒的磁化反轉和晶粒之間的相互作用情況。熱退磁狀態(tài)的回復曲線和小回線過程相互等價,體現(xiàn)相同的磁性質。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM273
【圖文】：

高豐度稀土永磁材料的內稟磁性和矯頑力機理研究 中國科學院大學博士學位論文或磁感應強度 B 隨外磁場的變化曲線。從退磁狀態(tài)開始磁化至飽和場的曲線稱為起始磁化曲線。如圖 1.1 所示，通過技術飽和磁滯回線可以得到永磁材料的部分技術磁參量，如：內稟矯頑力、剩磁、最大磁能積等。

.1.1.6 溫度系數(shù)永磁材料的磁性能在外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時也會變化，這種變化的程度溫度穩(wěn)定性，是衡量永磁材料高溫環(huán)境應用的重要指標。為了方便描述溫度性，人們引入了溫度系數(shù)的概念，即單位溫度變化引起的性能改變的百分比性材料一般具有負的溫度系數(shù)。永磁材料的內稟矯頑力和最大磁能積是衡量材料性能的最關鍵指標，因而剩磁和矯頑力溫度系數(shù)最受關注[7]。磁溫度系數(shù)： m= r( ) r(T0) r(T0)( 0)× 100%.............................................(1頑力溫度系數(shù)： h= c( ) c(T0) c(T0)( T0)× 100%...........................................(1中，Br(T)、Hc(T)依次是溫度為 T 時的剩磁和矯頑力，m和 βh依次對應磁體度 T 到 T0之間的剩磁和矯頑力溫度系數(shù)。

第 1 章 緒論磁硬化因子。滿足 k >1 的材料可以克服任意形狀產(chǎn)生的退磁的磁化強度，可以作為永磁材料。k 在 0.5 到 1 之間的材料稱于 0.5 的材料則為軟磁材料，具體材料分類如圖 1.2 所示。磁材料的發(fā)展歷程材料具有一定的矯頑力，充磁后的磁體能夠保持較強的磁性，矯頑力的反向磁場的退磁作用。因而永磁體能夠對外提供一定這些性質使得永磁材料廣泛應用于能源動力和自動化控制等領，永磁材料的不斷發(fā)展對科技的進步和生產(chǎn)力的發(fā)展起到了重磁材料的具體發(fā)展過程如圖 1.3 所示。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 楊應昌,孫弘,程本培;YTi(Fe_(1-x)Ni_x)_(11)的晶體結構和內稟磁性[J];物理學報;1989年09期

2 楊應昌,孫弘,孔麟書,查元勃,裴諧第;RTiFe_(11)金屬間化合物的結構與磁性[J];中國科學(A輯 數(shù)學 物理學 天文學 技術科學);1989年09期

3 F.Pourarian;S.G.Sankar;W.E.Wallace;何陽生;;多元化合物Pr_2-x-yRxRyFe_(11.6)Co_2Al_(0.4)B的內稟磁性(R=Tb或Dy,R=Nd,x=0,0.2,y=0.05)[J];電工合金文集;1989年Z1期

4 秦家銀;丁曉夏;;內稟磁性測量中的熱磁掃描方法和SPD技術[J];物理實驗;1993年03期

5 楊應昌,孔麟書,張曉東,么佳斌,程本培,孔捷;R_2Fe_(17)C化合物的結構與內稟磁性的研究[J];物理學報;1991年07期

6 楊應昌，董生智，楊俊;RFe＿（10．5）V＿（1．5）N＿x化合物的結構和內稟磁性研究[J];物理學報;1994年07期

7 許建民,胡伯平,饒曉雷,劉貴川,董曉琳,劉英烈,王德文,高景蘭,曹飛,王亦忠,宋琪,劉蕾,王震西,張登霞,蔡銘,李世海,李華,尹林;爆炸燒結Sm_2Fe_(17)N_y永磁體[J];科學通報;1992年16期

8 祁守仁，秦家銀，王廣君，饒曉雷，劉貴川，胡伯平;NdFe＿（10）M＿2（M＝Mo，Cr）滲C（N）化合物的結構和內稟磁性研究[J];物理學報;1994年03期

9 潘洪革,王新華,韓秀峰,楊伏明,陳長聘;R_3(Fe,Mo)_(29)N_x的晶體學特性和內稟磁性[J];物理學報;1998年02期

10 楊瀟;;磁性半導體研究取得進展[J];技術與市場;2009年09期

相關會議論文 前3條

1 張深根;張久興;楊紅川;周美玲;左鐵鏞;;Pr_(1.25)Fe_(10.2)Mo_(1.5)Co_(0.3)及其氮化物結構和磁性能研究[A];第三屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];1998年

2 馬天宇;金佳瑩;張玉晶;彭白星;劉永勝;王新華;嚴密;;La、Ce、Y在RE_2Fe_(14)B化合物中的交互效應[A];中國稀土學會2017學術年會摘要集[C];2017年

3 林安利;;中國永磁磁性能測試現(xiàn)狀[A];2004年材料科學與工程新進展[C];2004年

相關重要報紙文章 前1條

1 鄭家榮;磁性半導體研究獲得進展[N];大眾科技報;2009年

相關博士學位論文 前1條

1 熊杰夫;高豐度稀土永磁材料的內稟磁性和矯頑力機理研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2018年

相關碩士學位論文 前2條

1 孔園園;氧化鎂/鐵納米復合材料制備及磁性能研究[D];華中科技大學;2009年

2 孫凱;稀土鐵金屬間化合物Er_2Fe_(17-x)Al_x和Er_2Fe_(17-x)Mn_xC的結構與磁性研究[D];中國原子能科學研究院;2002年

本文編號：2752291