论文部分内容阅读
纳米复合永磁由纳米晶的软磁性相和硬磁性相构成，通过两相间的交换耦合作用使纳米复合永磁具备软磁性相的高饱和磁化强度和硬磁性相的高磁晶各向异性，且具备稀土含量少，价格便宜等优点，可发展为新一代永磁材料。本文采用熔体快淬法和快速凝固技术分别制备出薄带状与棒状的Nd2Fe14B/Fe3B型永磁材料，通过X射线衍射、差示扫描量热法（DSC）、综合物性测量系统（PPMS）等分析手段，系统研究了合金成分、晶化退火工艺、相组成以及磁性能之间的关系。通过熔体快淬法制备了Nd9Fe77-xB10+xNB4（x=17）非晶薄带，随着B含量的增加，快淬非晶薄带抑制晶态相析出的能力越强。晶化退火后，快淬非晶薄带形成Nd2Fe14B/Fe3B型纳米复合永磁材料，其显微结构没有满足理想的交换耦合模型，在外加反向磁场时出现了两次反磁化，导致磁滞回线上出现了台阶，调整热处理工艺，可改善磁滞回线的台阶现象。当B含量从11at.%上升至13at.%时，软磁性相Fe3B所占的体积百分比增大，磁体的饱和磁化强度MS与剩磁Jr升高，改善磁体的剩磁增强效应，磁体的磁能积（BH）max得到提高。当B含量上升至14at.%16at.%时，Nd9Fe70+xB17-xNb4合金缺乏足够的Fe原子形成磁性相，剩余的Nd原子聚集形成富稀土相，导致磁体的矫顽力Hc显著提高，而磁性相的体积分数却降低。当B含量继续升高至17at.%时，合金中出现了非磁性相的硼化物，磁体的各项性能都降低。高B含量的Nd6.0-xYxFe68B24Nb2因其高的玻璃形成能力（GFA），在低淬速下（铜辊转速低至4m/s）仍能制备出非晶薄带，快冷过程中形成化学计量比接近富硼相和-Fe的团簇，退火后析出Nd1+εFe4B4和-Fe。Nd6.0-xYxFe68B24Nb2（x=0.5～2.5）合金系通过喷铸工艺制备的直径2mm棒材的主相是Fe2B以及少量的Nd2Fe14B与-Fe相，因硬磁性相Nd2Fe14B含量过少，合金棒材的磁学性能不佳。Y元素的各向异性场不如Nd，随着Y代替Nd的数量增大，棒材矫顽力Hc、剩磁Jr、磁能积（BH）max均依次发生下降。采用快速凝固技术分别制备出直径2mm的Nd6.72Fe65.28B24Nb4非晶棒材和直径1mm的Nd5.5Y0.5Fe68B24Nb2B非晶棒材。Nd5.5Y0.5Fe68B24Nb2B的晶化过程分两个阶段进行，667℃时析出软磁性相Fe3B，适当提高退火温度至750℃可析出硬磁性相Nd2Fe14B，晶化退火后可形成Nd2Fe14B/Fe3B型纳米复合永磁材料。最佳的退火工艺是：（750℃,10min），此时磁体的矫顽力HC=168.2kA/m，剩磁Jr=0.41T，磁能积（BH）max=9.8kJ/m3。该合金成分的B含量高达24%，易形成非磁性相的硼化物，降低磁性相的体积分数，所以得到的纳米复合永磁体的性能较低。