制備工藝與合金成分對納米復(fù)相Fe-,3-B-Nd-,2-Fe-,14-B永磁結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、雙相納米晶永磁材料以其優(yōu)異的性能引起了廣泛關(guān)注，如何制備具有高性能且廉價的雙相納米晶永磁材料是目前研究的熱點之一。本文針對納米復(fù)相永磁材料發(fā)展中存在的問題，采用快淬、傳統(tǒng)熱處理及放電等離子燒結(jié)工藝制備了納米復(fù)相Fe<,3>B/Nd<,2>Fe<,14>B永磁體，并在此基礎(chǔ)上采用XRD、DSC、AFM、SEM等方法研究了制備工藝參數(shù)及合金元素對納米復(fù)相Fe<,3>B/Nd<,2>Fe<,14>B永磁材料的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。 N

2、d<,4.5>Fe<,77>B<.18.5>三元合金在較低淬速下，晶態(tài)相含量較高，這些晶核在隨后的熱處理過程中很容易長大、粗化，合金磁性能較低。當(dāng)快淬速度較高時結(jié)晶度很低，退火過程中形核中心減少，形核率降低，導(dǎo)致Fe<,3>B粒子奇異長大，不利于磁性能的提高。只有在適當(dāng)?shù)目齑闼俣?m/s下才能獲得細(xì)小均勻的晶粒組織和最佳磁性能。Nd<,4.5>Fe<,77>B<.18.5>合金在較低晶化溫度下，晶化不完全，存在部分非晶相，交換耦合作用較

3、弱，磁性能較低。但溫度過高會導(dǎo)致軟磁相Fe<,3>B急劇長大，也不利于磁性能的提高。合金的磁性能隨晶化時間的延長先增而減，Nd<,4.5>Fe<,77>B<.18.5>合金的最佳熱處理工藝參數(shù)為：710℃×10min。 本文研究了Nd、B、Zr、Cu和Co元素對合金性能的影響。Nd<,4.5>Fe<,77>B<.18.5>合金隨著Nd含量的增加磁性能先增而減，Nd=4.5at％時達(dá)到最高，B<,r>=0.80T，H<,cb>=2

4、06kA/m，H<,cj>=259A/m，(BH)<,m>=48kJ/cm<'3>。Nd含量過高會抑制硬磁相Nd<,2>Fe<,14>B和軟磁相Fe<,3>B的出現(xiàn)，提高非磁性相Nd<,2>Fe<,23>8<,3>的穩(wěn)定性。 B含量和Zr含量的增加有利于非晶態(tài)物質(zhì)的形成和穩(wěn)定。B含量超過一定量后，晶化過程中會出現(xiàn)Nd<,1.1>Fe<,4>B<,4>非磁性相，且隨著B含量的增加逐漸增多，它的存在稀釋了軟、硬磁相間的交換耦合作用，導(dǎo)致磁性

5、能降低。當(dāng)硼B(yǎng)=18.5at％的納米晶Nd<,4.5>Fe<,95.5-y>B<,y>永磁合金具有最佳磁性能。Zr的添加惡化了四元合金的磁性能，較高含量的Zr會抑制Nd<,2>Fe<,14>B和Fe<,3>B的出現(xiàn)，提高非磁性相Nd<,2>Fe<,23>B<,3>的穩(wěn)定性。 Cu元素有利于降低合金的非晶形成能力。Cu原子形成了Cu串晶，分布在Fe<,3>B晶體和非晶之間，與Fe<,3>B粒子直接接觸，為Fe<,3>B的析出提供了

6、形核核心，F(xiàn)e<,3>B的析出量增多，交換耦合作用加強，磁性能提高。Co元素與Fe原子發(fā)生置換作用溶入Nd<,2>Fe<,14>B相和Fe<,3>B相，使合金的磁性能得到提高。綜合比較，傳統(tǒng)熱處理下添加Cu元素的四元合金可獲最佳磁性能。 與傳統(tǒng)熱處理相比，放電等離子燒結(jié)法促進(jìn)了快淬NdFeB粉末的晶化，降低了晶化溫度，縮短了晶化時間，因而可加強交換耦合作用，提高磁性能。Nd<,4.5>Fe<,76.9>Cu<,0.1>B<.18