為滿足燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料在風(fēng)力發(fā)電、永磁電機及混合動力汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用,改善磁體的綜合磁性能,促進重稀土資源高效利用。業(yè)界往往采用晶界擴散提升磁體的矯頑力,以此減少重稀土用量,降低生產(chǎn)成本。然而磁體在晶界擴散重稀土（Dy/Tb）時擴散深度有限,擴散效率較低;其次,企業(yè)在實際生產(chǎn)中往往會沉積過量重稀土以保證擴散的充分性,然而擴散后會殘余大量擴散源無法利用,造成嚴重的資源浪費。針對上述問題,本文通過磁控濺射共沉積擴散DyMg重稀土膜層,利用Mg元素的低熔特性優(yōu)化晶界,提高Dy元素擴散深度和效率,改善（Nd,Dy）₂Fe₁₄B核殼層擴散均勻性,主要做了以下研究:（1）對磁體進行Dy、Mg單獨沉積擴散,分析不同類型元素擴散對磁體矯頑力的影響;（2）對磁體進行DyMg共沉積擴散,揭示低熔金屬Mg與重稀土Dy之間協(xié)同擴散效應(yīng);（3）分析對比DyMg共擴散和Dy擴散磁體磁性能及微觀組織結(jié)構(gòu)變化,研究DyMg共沉積擴散的元素協(xié)同擴散機制和矯頑力提升機理。在最佳擴散工藝（900℃×10 h）下,Dy元素在磁體表層區(qū)域0¹0μm處形... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

稀土永磁材料發(fā)展歷史

第一章緒論2預(yù)計到2022年，Nd-Fe-B永磁材料的用量將進一步激增，占全球發(fā)電機、電動機及消費電子領(lǐng)域的63.7%，而新能源汽車、變頻空調(diào)、風(fēng)力發(fā)電及智能手機的市場普及將成為磁性材料未來主要的核心驅(qū)動力，這對燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的性能提出了更高的要求。首先，Nd-Fe-B永磁材料需要優(yōu)異的矯頑力，使其在惡劣環(huán)境下工作時具備良好的抗退磁能力；其次，需要具備良好的耐腐蝕性以提升其服役周期。為此，這引發(fā)了大量科研工作者的積極探索和研究。1.2燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料1.2.1燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的微觀組織燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料是一種具有多相結(jié)構(gòu)的合金功能材料，其磁性能與磁體的相結(jié)構(gòu)、微觀組織以及相與相之間的耦合作用密不可分。燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的剩磁(Jr)、最大磁能積((BH)max)以及內(nèi)稟矯頑力(Hcj)等均對微觀組織及晶體結(jié)構(gòu)敏感的磁性參量。當磁體元素成分不變時，優(yōu)異的顯微組織結(jié)構(gòu)更有利于磁體的磁性能，根據(jù)磁體中各相的組織結(jié)構(gòu)及作用的不同，主要分為以下幾類：（1）Nd2Fe14B主相Nd2Fe14B相是Nd-Fe-B永磁材料中唯一的硬磁性相，又被稱為2:14:1相，如圖1.2所示，Nd2Fe14B晶胞是四方晶體結(jié)構(gòu)，空間群為P42/mnm，晶格點陣常數(shù)為a=8.8,c=12.19，因為Nd、Fe和B原子分別占據(jù)晶格中不同位點[9,10]，形成了特殊的單軸結(jié)構(gòu)，其中c軸方向為易磁化軸方向，a軸方向為難磁化軸方向，磁晶各向異性場（HA）取決于沿a軸達到技術(shù)飽和時所需的磁常晶體中Fe-Fe和Nd-Fe之間強烈的耦合作用使其具有很強的內(nèi)稟磁性[11]，Nd-Fe-B永磁材料理論磁性參量為：Br=1.61T,HA=6.7T和TC=312℃。圖1.2Nd2Fe14B化合物晶體單胞結(jié)構(gòu)圖

第一章緒論8磁晶各向異性的(Nd,Dy)2Fe14B殼層（圖1.3），矯頑力由12.7kOe提升至15.2kOe。后續(xù)研究中[51]，他在磁體中添加粒徑為~1.7μm的Dy71.5Fe28.5的合金粉末，在晶界相中形成了更穩(wěn)定的含Dy相，促使矯頑力由768kA/m進一步提升至1360kA/m。Wan[52]通過在Nd-Fe-B磁體中添加Pr68Cu32合金，優(yōu)化的晶界相形貌改善了晶粒之間的磁相互作用，阻礙反向磁疇的成核，磁體矯頑力增至21kOe，增幅達50%。Liang等[53]分析了在Ho63.4Fe36.6合金添加的磁體中，Ho元素擴散進入主相晶粒的外延層形成了高各向異性場的(Nd,Ho)2Fe14B，磁體的矯頑力由14.0kOe提升到18kOe。Di[54]通過用Ho取代Nd后，在磁體中形成了(Nd,Ho)-O這種新相，磁體矯頑力和耐腐蝕性均顯著增強。此外，有研究報道通過在磁體中添加DyMn[55]、DyGa[56,57]、DyNi[58]、PrCo[59]、Y72Co28[60]、AlCu[61]、CuZn[62]等低熔點合金可以在主相晶粒邊緣形成重稀土殼層或改善晶界相形貌，從而有效提高磁體的矯頑力。圖1.3晶界添加Dy32.5Fe62Cu5.5的Nd-Fe-B磁體燒結(jié)過程示意圖Ghandehari[63,64]報道了在燒結(jié)Nd-Fe-B磁體中分別添加了Dy2O3和Tb4O7兩種重稀土氧化物，構(gòu)建硬磁化的晶粒外延層，矯頑力分別從11.6kOe提升至16.0kOe和17.3kOe，當添加量均為3wt.%時，Tb4O7的添加使矯頑力變化更為顯著。Bae等[65]通過分析添加DyHx和Dy2O3后的磁體磁性能變化，添加Dy2O3的磁體矯頑力僅提升0.57kOe，由于H元素在主相中發(fā)生溶解導(dǎo)致晶粒排列得到優(yōu)化，DyHx的添加磁體矯頑力由30.14kOe提升為31.01kOe，并且剩磁保持穩(wěn)定。Liu[66]研究了晶界添加粒徑為1.8μm的DyHx粉末對燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的矯頑力和熱穩(wěn)定性均有所改善。Xu[67]研究發(fā)現(xiàn)在?

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博士論文
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本文編號：3142582