發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 17:19

　　 燒結(jié)Nd-Fe-B磁體因其優(yōu)異的內(nèi)稟磁性能而廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)療、汽車、航天等民用及高精尖技術(shù)領(lǐng)域。但目前Nd-Fe-B磁體仍存在著高溫穩(wěn)定性差和抗腐蝕性弱的不足,限制了其在各領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展應(yīng)用。較高的矯頑力是磁體應(yīng)用于高溫工作環(huán)境的先決條件,傳統(tǒng)的重稀土摻雜法雖然對(duì)提升矯頑力較為有效,但其對(duì)稀土資源浪費(fèi)巨大。為此本文采用環(huán)境友好的磁控濺射技術(shù),在燒結(jié)Nd-Fe-B磁體表面沉積單質(zhì)及復(fù)合薄膜,后經(jīng)過晶界擴(kuò)散技術(shù)制備得到綜合性能優(yōu)異的NdFe-B磁體。本文首先采用磁控濺射技術(shù)在燒結(jié)Nd-Fe-B磁體表面沉積Dy單質(zhì)薄膜,優(yōu)化了磁控濺射及晶界擴(kuò)散工藝。研究結(jié)果表明:濺射功率為125 W、沉積時(shí)間為10min時(shí)膜層致密均勻。800℃/5 h晶界擴(kuò)散工藝所制磁體的矯頑力最高,可達(dá)Hci=1189 k A/m,提高了約22.3%。微觀結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),較高及較低溫度擴(kuò)散均易造成富稀土相的團(tuán)聚,從而對(duì)矯頑力造成不利的影響。晶界擴(kuò)散時(shí)間增至7 h時(shí),磁體的綜合磁性能最佳,其中,Hci=1174 k A/m,Jr=1.205 T,(BH)max=246 k J/m3。同時(shí)發(fā)現(xiàn),晶界擴(kuò)散后,磁體的回復(fù)曲線由張開態(tài)進(jìn)展為閉合態(tài),這源自于擴(kuò)散后磁體微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化�？垢g性試驗(yàn)結(jié)果表明,Dy膜擴(kuò)散磁體的抗腐蝕性能較原始磁體有了一定程度的提高。以Mn單質(zhì)膜層作為擴(kuò)散源進(jìn)行晶界擴(kuò)散時(shí)發(fā)現(xiàn),磁體的矯頑力并沒有提高反而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)�；诠矠R射技術(shù),制備了Dy Mn復(fù)合膜層,膜層由晶態(tài)及非晶態(tài)的Dy、Mn相組成。優(yōu)化了磁控濺射工藝,發(fā)現(xiàn)濺射時(shí)間為30 min時(shí),磁體矯頑力值最高,可達(dá)1298 k A/m,相比原始磁體,增加了近33.5%。擴(kuò)散工藝研究表明,Dy Mn復(fù)合膜層的最佳熱處理?xiàng)l件為750℃/5 h,此時(shí)磁體的磁性能可達(dá):Hci=1310 k A/m,Jr=1.208 T,(BH)max=259 k J/m3。其所需退火溫度及時(shí)間較單質(zhì)Dy膜層擴(kuò)散相比均有所降低,且磁體綜合磁性能獲得進(jìn)一步提升�？垢g性試驗(yàn)結(jié)果表明,Dy Mn擴(kuò)散磁體的抗腐蝕性能得到顯著改善。通過研究非稀土Al膜的晶界擴(kuò)散工藝,發(fā)現(xiàn)550℃/1 h晶界擴(kuò)散條件所制磁體的綜合磁性能最佳。微結(jié)構(gòu)研究表明,較高溫度退火時(shí),晶間相區(qū)域發(fā)現(xiàn)有弱鐵磁性相Al-rich相(Nd26.7Pr10.5Fe53.9Al8.9)的存在,該相因能增加晶間交換耦合作用和降低反磁化疇的形核場(chǎng)而不利于磁體矯頑力的提升。熱穩(wěn)定性研究發(fā)現(xiàn),Al膜擴(kuò)散磁體的矯頑力溫度系數(shù)|β|和剩磁溫度系數(shù)|α|均有所降低,這表明擴(kuò)散磁體的溫度穩(wěn)定性有了一定提高。通過分步濺射和擴(kuò)散Dy、Al,制備了具有優(yōu)異磁性能的晶界擴(kuò)散磁體,其最佳綜合磁性能可達(dá):Hci=1383 k A/m,Jr=1.179 T,(BH)max=250 k J/m3,相比制備態(tài)磁體,矯頑力增幅高達(dá)42.3%。且其溫度穩(wěn)定性較單質(zhì)膜層擴(kuò)散所制磁體也有顯著改善。
【學(xué)位單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM273
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 永磁材料
    1.3 燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的特點(diǎn)
        1.3.1 燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的結(jié)構(gòu)
        1.3.2 燒結(jié)Nd-Fe-B磁體磁性能
    1.4 燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的矯頑力理論
        1.4.1 矯頑力的影響因素
        1.4.2 矯頑力提升方法
    1.5 燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的腐蝕理論
        1.5.1 磁體腐蝕機(jī)理
        1.5.2 磁體抗腐蝕性能提升方法
    1.6 本文研究意義及主要內(nèi)容
第二章 樣品制備及表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備
    2.2 樣品制備
        2.2.1 前處理
        2.2.2 磁控濺射
        2.2.3 晶界擴(kuò)散處理
    2.3 結(jié)構(gòu)及性能表征
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.3.3 電子探針顯微分析儀
        2.3.4 電化學(xué)測(cè)試
        2.3.5 磁學(xué)性能測(cè)試
第三章 磁控濺射重稀土Dy膜晶界擴(kuò)散工藝及性能研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方案
    3.3 磁控濺射工藝對(duì)膜層微觀結(jié)構(gòu)及磁體磁性能的影響
        3.3.1 濺射功率對(duì)膜層表面形貌的影響
        3.3.2 Dy膜層截面形貌及晶界擴(kuò)散前后物相分析
        3.3.3 濺射功率對(duì)晶界擴(kuò)散磁體磁性能的影響
        3.3.4 濺射時(shí)間對(duì)晶界擴(kuò)散磁體磁性能的影響
    3.4 晶界擴(kuò)散工藝對(duì)磁體微觀結(jié)構(gòu)及磁性能參數(shù)的影響
        3.4.1 退火時(shí)間對(duì)磁體磁性能的影響
        3.4.2 退火溫度對(duì)磁體微觀結(jié)構(gòu)及磁性能的影響
    3.5 Dy膜擴(kuò)散磁體溫度穩(wěn)定性及矯頑力機(jī)制分析
        3.5.1 Dy膜擴(kuò)散磁體的溫度穩(wěn)定性
        3.5.2 Dy膜擴(kuò)散磁體的矯頑力機(jī)制
        3.5.3 Dy膜擴(kuò)散磁體的回復(fù)曲線
    3.6 Dy膜擴(kuò)散磁體耐蝕性研究
        3.6.1 電化學(xué)測(cè)試
        3.6.2 浸泡實(shí)驗(yàn)
    3.7 本章小結(jié)
第四章 磁控濺射Mn及DyMn復(fù)合薄膜晶界擴(kuò)散性能研究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方案
    4.3 濺射Mn單質(zhì)薄膜對(duì)磁體磁性能的影響
    4.4 DyMn復(fù)合薄膜濺射及其晶界擴(kuò)散磁體性能研究
        4.4.1 DyMn復(fù)合薄膜濺射工藝研究
        4.4.2 DyMn復(fù)合薄膜晶界擴(kuò)散工藝研究
        4.4.3 DyMn復(fù)合膜層擴(kuò)散磁體的微觀結(jié)構(gòu)及成分分布
        4.4.4 DyMn復(fù)合膜層擴(kuò)散磁體的矯頑力機(jī)制及溫度穩(wěn)定性
        4.4.5 DyMn復(fù)合膜層擴(kuò)散磁體的抗腐蝕性能
    4.5 本章小結(jié)
第五章 磁控濺射Al及Dy/Al薄膜晶界擴(kuò)散性能研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方案
    5.3 晶界擴(kuò)散Al單質(zhì)薄膜微結(jié)構(gòu)及性能研究
        5.3.1 不同濺射時(shí)間對(duì)Al膜擴(kuò)散磁體磁性能的影響
        5.3.2 不同退火溫度對(duì)Al膜擴(kuò)散磁體磁性能的影響
        5.3.3 不同退火時(shí)間對(duì)Al膜擴(kuò)散磁體磁性能的影響
        5.3.4 Al膜擴(kuò)散磁體的微觀結(jié)構(gòu)及成分分析
        5.3.5 Al膜擴(kuò)散磁體的溫度穩(wěn)定性及矯頑力機(jī)制
        5.3.6 Al膜擴(kuò)散磁體的抗腐蝕性能
    5.4 Dy/Al分步濺射對(duì)擴(kuò)散磁體性能的影響
        5.4.1 Dy/Al分步濺射擴(kuò)散磁體物相分析
        5.4.2 Dy/Al分步濺射擴(kuò)散磁體的磁性能及微觀結(jié)構(gòu)
        5.4.3 Dy/Al分步濺射擴(kuò)散磁體的矯頑力機(jī)制及溫度穩(wěn)定性
    5.5 Dy/Al共濺射對(duì)其擴(kuò)散磁體磁性能的影響
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間取得的研究成果
致謝

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本文編號(hào)：2890251