【摘 要】
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使用白云鄂博混合稀土(MM)制备MM-Fe-B永磁体,不仅可以大幅降低稀土永磁的生产成本,还可以避免稀土分离对环境造成的污染,有利于稀土资源的高效、平衡利用。然而,现有的研究指出MM-Fe-B永磁存在矫顽力低、在高温环境下性能较低,难以产业化等问题。本文在总结前人研究的基础上,通过在MM-Fe-B磁体中引入Co元素提高热稳定性,加入Ga元素以改善微观结构从而增加矫顽力。首先采用氩弧熔炼和甩带的方法
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使用白云鄂博混合稀土(MM)制备MM-Fe-B永磁体,不仅可以大幅降低稀土永磁的生产成本,还可以避免稀土分离对环境造成的污染,有利于稀土资源的高效、平衡利用。然而,现有的研究指出MM-Fe-B永磁存在矫顽力低、在高温环境下性能较低,难以产业化等问题。本文在总结前人研究的基础上,通过在MM-Fe-B磁体中引入Co元素提高热稳定性,加入Ga元素以改善微观结构从而增加矫顽力。首先采用氩弧熔炼和甩带的方法制备了纳米晶MM14(Fe1-xCox)78B8Gay(x=0-0.25,y=0-0.9)合金条带,研究了合金成分对条带的相结构、显微结构和磁性能的影响,然后将成分优化的带材进行热压(HP)、热变形(HD),研究热压和热变形工艺对磁体组织结构演化和磁性能的影响;最终为进一步增加磁性能,在优化的热变形工艺基础上,通过低熔点Nd-Cu合金的添加进行晶界重构。研究结果如下:(1)制备了成分为MM14(Fe1-xCox)78B8Gay(x=0-0.25,y=0-0.9)纳米晶条带合金。研究发现合金的居里温度迅速随着Co含量的增加而升高,但磁性能下降。当x=0.15时,条带的热稳定性显著提高的同时仍保持着良好的磁性能。另外,Ga元素偏向于进入晶界(GB)相,从而形成连续分布的富La-Pr-Ga晶界相,当添加量y=0.6时,获得了大的矫顽力8.9 k Oe。(2)将以上成分优化后的MM14(Fe0.85Co0.15)78B8Ga0.6条带进行热压、热变形,获得的热变形磁体的性能为Hcj=2.6 k Oe,Br=9.1 k Gs,(BH)max=9.7 MGOe,对比不加Ga的热变形磁体可以发现,Ga元素的加入形成的低熔点富La-Pr-Ga相可以提高磁体的致密度和晶界相含量。在此基础上,使用低熔点合金Nd-Cu进行晶界重构并进一步提高磁性能,最终发现6wt.%Nd-Cu添加的磁体性能为Hcj=4.24 k Oe,Br=9.9 k Gs,(BH)max=14.8 MGOe,具有较大的应用前景。(3)在MM-Fe-B磁体的研究过程中发现混合稀土中的各稀土元素La、Ce、Pr、Nd存在元素非均质分布的现象,其中La和Pr元素更倾向于进入晶界,而Nd元素则更倾向于进入主相中,从而提高了磁体的内禀性能。本文通过调节合金的冷却速度及其制备工艺,探究了MM-Fe-B磁体的元素偏析现象。研究发现随着冷却速度的提升,合金中(La+Ce)/(Pr+Nd)的比值上升,接近原始混合稀土4:1的比例,磁体元素偏析现象减弱。经过热变形工艺以及后续的晶界重构,主相中Nd含量有效提升,REFe2相含量降低,这有利于磁体性能的进一步提升。
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