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添加Nb对烧结Nd-Fe-B永磁体显微结构与磁性能的影响

吕豫湘  
【摘要】:Nd-Fe-B系永磁材料是迄今为止发现的磁性能最高的实用型永磁材料,享有“永磁王”的美誉。因此,多年来一直倍受磁材工作者的关注,大量的研究工作围绕着其成分设计、微量元素添加、显微结构改善以及制备工艺等展开。本实验采用传统的粉末冶金方法制备了烧结Nd_(15)Fe_(78-x)Nb_xB_7(其中x为Nb的原子分数)系列磁体,对其制备工艺及添加元素Nb在磁体中的作用进行了系统的研究。 通过研究具体工艺参数对磁体磁性能及显微结构的影响,总结出适合于该系列磁体的制备工艺如下:按设计成分将原料放入真空感应熔炼炉内进行合金铸锭的熔炼;合金铸锭在高纯氩气保护下粗破碎过40目筛;以15∶1的球料比在120#航空汽油的保护下滚动球磨80min;球磨好的磁体粉末在1.5T取向磁场下以80MPa的压力模压成型,接着在280MPa压力下进行冷等静压;所得的压坯在1110℃烧结1h,900℃回火处理1h,600℃回火处理2h。 三元Nd-Fe-B磁体中添加微量Nb元素,在不明显降低磁体剩磁和磁能积的前提下,不仅可以提高磁体的矫顽力,而且还可以显著改善磁体的温度特性。实验中研究了Nb的添加对Nd_(15)Fe_(78-x)Nb_xB_7系列磁体磁性能的影响,并探讨了这些影响的内在本质,即对合金铸锭及磁体微观结构的影响。研究结果表明:当x=0.75左右时磁体的磁性能较好;磁性能的改善得益于磁体微观结构的改善,添加Nb使烧结磁体的晶粒形状更加规则、尺寸趋于一致,晶间富Nd相分布更加均匀;而磁体微观结构的改善又得益于合金铸锭微观结构的改善,添加Nb使合金铸锭中Nd_2Fe_(14)B相的形状发生变化,由粗大的片状晶逐渐变为细小的颗粒状晶粒,同时还可适当抑制合金铸锭中a-Fe的析出;通过对比烧结磁体常温与高温磁性能,发现添加Nb在一定程度上改善了磁体的温度特性。 烧结Nd-Fe-B系永磁体的宏观磁性能与其微观结构密切相关,对两者之间的关系在定性了解的基础上,如果能进行定量的描述,则对理解烧结Nd-Fe-B系永磁体的矫顽力机理及各种磁学理论都有一定的指导意义。实验中对成问好等人推导出的一个半定量公式进行了讨论,并以实际磁体为例验证了该公式的合理性。


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