【摘 要】
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烧结钕铁硼作为第三代稀土永磁材料,因其秉承的优异磁性能而被广泛应用于新能源汽车、智能制造以及医疗等高新行业领域。但是随着不同行业内的需求及产量的不断增加,主要原材料价格屡创新高,且对磁体的矫顽力以及热稳定性也有着越来越高的要求。目前,工业中常采用在熔炼时直接添加重稀土元素镝或铽来提升磁体的矫顽力,制备高综合性能钕铁硼磁体。但是该方法重稀土的利用率低,生产成本高,剩磁和磁能积下降幅度大。为此本文一方
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烧结钕铁硼作为第三代稀土永磁材料,因其秉承的优异磁性能而被广泛应用于新能源汽车、智能制造以及医疗等高新行业领域。但是随着不同行业内的需求及产量的不断增加,主要原材料价格屡创新高,且对磁体的矫顽力以及热稳定性也有着越来越高的要求。目前,工业中常采用在熔炼时直接添加重稀土元素镝或铽来提升磁体的矫顽力,制备高综合性能钕铁硼磁体。但是该方法重稀土的利用率低,生产成本高,剩磁和磁能积下降幅度大。为此本文一方面通过设计成分在其中加入价格更低,丰度更高的Gd元素制造出性能优异价格低廉的烧结Nd Fe B磁体,另一方面通过调整磁控溅射基体材料的结构,以提高扩散效率为基础,为稀土元素的合理综合利用提供了一种新的思路,主要研究内容如下:（1）通过调整（Pr,Nd）31-xGdx FebalAl0.4Cu0.2Ga0.2Zr0.2Co1B0.9磁体中Gd元素含量,分析了Gd对磁体磁性能、温度稳定性的影响,通过SEM和XRD表征方法,研究了Gd的添加对其微观结构的影响。随着磁体中Gd元素的增加,磁体密度增加;矫顽力先增高后降低,最大值在Gd取代1%Pr Nd时出现为14.77k Oe;而剩磁和最大磁能积都逐渐降低;磁体的剩磁温度系数和矫顽力温度系数的绝对值均随着Gd含量的增加而降低到-0.1080%/K和-0.6560%/K,不可逆磁通损失由27.1%降低到18.8%,居里温度对比原始磁体提高了12.64℃;5%Gd含量磁体内部出现富Gd相,起到一定润湿作用,对比富Nd相颜色偏灰,在主相中替代部分Pr Nd形成（Pr,Nd,Gd）2Fe14B主相结构,使得磁体致密度和热稳定性提高。（2）通过调整（Pr Nd）31Ga0.2Co1Zr0.2AlxCuyB0.98Fe65.82-x-y中Cu/Al元素的占比,分析了Cu/Al元素对未扩散磁体和磁控溅射扩散4/7/10/13μm Tb后磁体的磁性能及热稳定性;通过SEM和EDS表征方法,研究了Cu/Al的添加对其微观结构的影响:a)Al元素对于烧结后磁体的矫顽力在0.6%Al含量磁体中可达14.82 k Oe,在未进行扩散时就使得矫顽力提高了2.48 k Oe,扩散13μm后矫顽力达到22.19k Oe,对比未扩散未添加Al元素磁体提高了79.82%,而剩磁仅降低0.68 T,扩散后磁性能在Al元素的影响下得到较大提高;Cu元素对于烧结后磁体的矫顽力在0.4%Cu含量磁体中可达14.58 k Oe,在未进行扩散时就使得矫顽力提高了2.24 k Oe,扩散13μm后矫顽力达到22.51 k Oe,对比未扩散未添加Cu元素磁体提高了82.41%,而剩磁仅降低0.36 T,扩散后磁性能在Cu元素的影响下得到较大提高;b)添加Al磁体表面镀7μm Tb金属的矫顽力温度系数在0.6%Al含量磁体达到最大值-0.5601%/K,不可逆磁通损失（hirr）在加入Al后由28.89%降低到23.62%;而添加Cu磁体表面镀7μm Tb金属的矫顽力温度系数在0.3%Cu含量磁体达到最大值-0.5632%/K,180℃的不可逆磁通损失（hirr）在加入Cu后由28.89%降低到24.53%,磁体的温度稳定性在经过Cu/Al添加后都得到显著提升;c)通过对0.6%Al和0.4%Cu含量磁体表面镀7μm Tb金属扩散后的SEM表征,发现镀Tb金属以由晶界扩散到磁体内部,形成了Tb2Fe14B生成核壳结构,Al和Cu元素都增加了富钕相的占比,对于磁体镀Tb后的扩散效果显著增强。
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