纳米复相Nd_2Fe_（14）B/α-Fe型永磁材料温度稳定性的研究

【摘要】：纳米复相Nd_2Fe_(14)B/α-Fe型磁体是上世纪八十年代末发展起来的新型永磁材料,成本低廉。这种磁体是由Nd_2Fe_(14)B相和α-Fe相在纳米尺度内复合而成的。α-Fe相中原子磁矩的转动受Nd_2Fe_(14)B相的控制,因而这种磁体具有高剩磁和高磁能积的优点。但是,硬磁相Nd_2Fe_(14)B较低的居里温度限制了其在某些高温领域的应用。近年来,人们在烧结钕铁硼和传统单相粘结钕铁硼温度稳定性方面做了大量研究,但对有关纳米复相磁粉的温度稳定性研究相对不足。本文主要研究了合金成分对纳米复相Nd_2Fe_(14)B/α-Fe型永磁材料温度稳定性和磁性能的影响,并探讨了添加元素对磁体抗氧化性能的影响。 提高NdFeB工作温度的主要方法包括提高室温矫顽力和提高居里温度T_c。Zr元素能细化晶粒,显著提高室温矫顽力。故本文的研究都是在添加Zr的基础上进行的,首先研究了Nd含量对纳米复相Nd_xFe_(93-x)B_6Zr_1(x=9,9.5,10,10.5,11)合金磁性能和温度稳定性的影响。结果表明,Nd含量为10at%时,合金具有最高的剩磁(0.93T)、较高的矫顽力(780kA/m),以及最好的温度稳定性:在180℃时的剩磁温度系数α为-0.154%/℃,矫顽力温度系数β为-0.39%/℃。在确定Nd含量为10at%的基础上,研究了B含量对纳米复相Nd_(10)Fe_(93-x)Zr_1B_x(x=5,6,7,8)合金磁性能和温度稳定性的影响。结果表明,随着B含量的增加,合金剩磁和剩磁的温度稳定性变差;矫顽力和矫顽力的温度稳定性随着B含量的增加先变好后变差,在B含量为7at%时最佳。矫顽力为795kA/m(25℃)、矫顽力温度系数β为-0.37%/℃(180℃)。 在上一步工作的基础上,对添加元素Zr、Co、Dy和Ga进行了研究。实验结果表明:Zr含量为1at%时,有最好的综合性能,提高了剩磁和矫顽力,同时改善了磁体的温度稳定性;Co可有效的提高剩磁和降低α,使磁体的矫顽力略有下降,β变大;单独添加Dy或复合添加Dy和Co可以有效降低α和β,其中复合添加Dy和Co比单独添加Dy更为有效。0.5at%的Ga既可提高剩磁和矫顽力,同时有效降低α和β。 采用氧化增重法研究了Zr、Nb、Co、Dy元素对Nd_2Fe_(14)B/α-Fe型纳米复相磁体抗氧化性能的影响。实验结果表明,Nb、Zr可提高磁体抗氧化性能,在添