Dy、Tb扩散对NdFeB性能及形貌的影响

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NdFeB之所以能在汽车行业、交通及节能环保等领域被使用,还是依赖于它的高强性能。但稀土资源的稀缺以及新兴领域的出现,对永磁材料的性能有了更高的要求。现在研究的关键点在于如何利用更少的重稀土来提高NdFeB的矫顽力及其使役性能。本次研究了扩散Dy、Tb镀层后磁体的性能,发现扩散重稀土后的磁体各方面性能均有提升。利用磁控溅射技术在NdFeB磁体表面溅射不同厚度Dy膜层,发现磁性能随镀层厚度增大而提高,其中2.100μm膜厚对磁体矫顽力提升最明显,并确定了该膜厚下磁体的最佳热处理工艺为850℃x8h+500℃x4h。该热处理条件下,Dy扩散磁体矫顽力明显提升,由镀膜前的872.36k A/m提升至1134.02k A/m,增幅达到29.99%,剩磁几乎不变。从Dy扩散后观测的形貌中虽然并未看到明显的核壳结构,但可以发现磁体表层附近的富Nd相更加均匀连续,这可以有效增大矫顽力。Dy原子在磁体中扩散了至少150μm深。磁体磁性能随Tb膜层厚度增大而提高,其中3.137μm膜厚对磁体矫顽力提升最明显,确定了该膜厚下磁体的最佳热处理工艺为850℃x7h+500℃x2h。NdFeB矫顽力增大了433.31 k A/m,增幅达49.67%,剩磁未发生显著变化。通过背散射(BSE)图像可观察到,磁体表层附近有更加均匀连续的富Nd相,而且有明显的核壳结构,壳成分为(Nd,Tb)2Fe14B,整体上提高了NdFeB各向异性场,从而使得磁体矫顽力得到显著提升。Tb原子在磁体中扩散了至少200μm深。本文中也探究了Dy、Tb扩散后引起的热稳定及耐腐蚀性变化。研究发现:在20℃-160℃范围内,Dy扩散磁体的αBr与βHcj分别为-0.1217%/℃和-0.5373%/℃,相比原始磁体均有所改善;Tb扩散磁体的αBr与βHcj分别为-0.1230%/℃和-0.5297%/℃,相比于原始磁体,αBr虽然略微降低,但βHcj明显变大。同时,Dy、Tb扩散体在各个温度下的hirr均有所改善。用浓度4%的Na Cl溶液浸泡腐蚀21天后,Dy、Tb扩散体质量损失明显下降。磁通损失也明显下降,抗腐蚀性能明显提升。
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