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高性能Nd-Fe-B永磁材料的微结构与磁性能

刘汉强  
【摘要】:永磁材料已成为现代科学技术,如计算机技术、信息技术、航空航天技术、通讯技术、交通运输(汽车)技术、办公自动化技术、家电技术与人体健康和保健等的重要物质基础。现在常用的永磁材料主要有铁氧体、铝镍钴及稀土永磁。稀土永磁包括钐钴及钕铁硼等,其中钕铁硼具有创记录的高剩磁、高矫顽力和高磁能积,称为新一代稀土永磁或第三代稀土永磁。钕铁硼磁体按其制备工艺可分为烧结钕铁硼磁体和粘结钕铁硼磁体两类。在高新技术领域,对高性能钕铁硼磁体的需求日益增长。为满足市场对高性能钕铁硼磁体的需求,我们进行了高性能钕铁硼永磁材料的研究。无论对于烧结Nd-Fe-B系永磁材料,还是纳米复合粘结Nd-Fe-B永磁材料,其永磁性能和微结构有密切联系。我们的研究主要包括最近发展起来的纳米复合钕铁硼永磁材料和速凝工艺制备的烧结钕铁硼永磁材料。 1,纳米复合钕铁硼永磁材料的研究 纳米复合永磁材料由软、硬磁性相晶粒在纳米尺寸范围内复合而成。由软、硬磁性相组成的纳米复合永磁材料存在强烈的交换耦合相互作用,可同时具有硬磁性相的高矫顽力和软磁性相的高饱和磁化强度,理论磁能积能达到1MJ/m3(120MGOe)。同时这类材料中稀土含量较低,价格低廉,可望成为一种有广泛应用前景的新一代永磁材料。但多年的实验研究结果表明:纳米复合磁体的剩磁有很大提高,但是矫顽力下降太多,导致这类磁体的硬磁性能远低于理论值,限制了这类材料的发展和应用。 如何使纳米复合永磁材料在具有高剩磁的同时具有高的矫顽力是一个重要的研究课题。纳米复合永磁材料的矫顽力取决于软、硬磁性相的成分配比、内禀磁性(特别是各向异性)和微结构。添加元素可以改变软、硬磁性相的内禀磁性,改善微结构,提高矫顽力。对于纳米复合Nd-Fe-B永磁材料,在一定晶粒尺寸范围内,晶粒尺寸减小,晶粒的比表面积增加,单位体积的晶界数量增加,晶间交换作用加强,在提高剩磁的同时,提高了矫顽力。通过添加元素阻


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