【摘 要】
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Nd-Fe-B永磁材料由于其优良的磁性能特性而被广泛地用于各种领域,成为当前应用范围最广的磁性材料之一。由于烧结钕铁硼的矫顽力和耐热性都很差,这将会限制其在高温环境中的应用。为了解决这一问题,研究人员发现通过添加重稀土元素Dy/Tb能有效提高钕铁硼的矫顽力。但Dy/Tb元素在地壳中的丰富度只有Nd元素的1/10,是较为稀缺的战略资源,而且Dy/Tb原子会与Fe原子的磁矩发生反铁磁耦合,使永磁体剩磁
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Nd-Fe-B永磁材料由于其优良的磁性能特性而被广泛地用于各种领域,成为当前应用范围最广的磁性材料之一。由于烧结钕铁硼的矫顽力和耐热性都很差,这将会限制其在高温环境中的应用。为了解决这一问题,研究人员发现通过添加重稀土元素Dy/Tb能有效提高钕铁硼的矫顽力。但Dy/Tb元素在地壳中的丰富度只有Nd元素的1/10,是较为稀缺的战略资源,而且Dy/Tb原子会与Fe原子的磁矩发生反铁磁耦合,使永磁体剩磁和最大磁能积下降明显,因此,用少量的Dy/Tb元素制备高矫顽力、高磁能积烧结磁体是行业的研究难点。本文采用Nd-Fe-B粉末和Dy-Fe-B粉末混合的方法,制备成（Nd,Dy）-Fe-B双主相永磁体。随着Dy-Fe-B粉末的加入,烧结磁体的各向异性场增加,磁体在压型时更易于取向,使烧结磁体的取向度得到提高,同时,双主相磁体的矫顽力增大,剩磁和磁能积随之减小。微结构表征表明晶粒内部存在Dy2Fe14B相,这种相与Nd2Fe14B相在Nd-Fe-B磁体晶粒表层形成核壳结构,即（Nd,Dy）2Fe14B相,双主相的产生是烧结过程中各元素互相扩散造成的。Nd-Fe-B和Dy-Fe-B混合比例为9.5:0.5时,复合磁体的综合磁性能最好,矫顽力为17.89 k Oe,磁能积为49.76 MGOe。由于双主相复合磁体中Dy元素非均匀分布得到调控,Dy含量相对传统磁体较低,所以磁体剩磁和磁能积降低程度小,可制备出矫顽力和磁能积双高磁体。本文采用热激活测量等方法研究反磁化过程,探究双主相复合磁体矫顽力增强机理。（Nd,Dy）-Fe-B双主相复合永磁体反磁化曲线的方形度都很好,说明晶粒反磁化过程是基本一致的,晶粒之间耦合作用会使磁体反磁化过程趋于一致。Dy元素分布在Nd-Fe-B相晶粒表层形成核壳结构会提高反磁化形核场,提高矫顽力,减小反磁化磁畴壁形核尺寸。但热激活测量发现反磁化形核的磁畴壁尺寸并不一定减小,说明晶粒之间存在耦合作用,Dy-Fe-B和Nd-Fe-B晶间耦合作用会增大反磁化磁畴壁尺寸,从而抵消核壳结构对磁畴壁尺寸减小作用。由于核壳结构和交换耦合作用都有助于增加反磁化形核场,所以（Nd,Dy）-Fe-B双主相复合永磁体矫顽力增加显著。晶界扩散可利用少量重稀土元素进一步提高烧结磁体矫顽力。在传统磁体表面通过涂覆Tb F3进行热处理扩散,磁体矫顽力可增加5 k Oe。研究表明Tb元素通过晶界扩散到主相晶粒表层形成核壳结构,提高反磁化形核场和磁体矫顽力,但是,目前对双主相复合（Nd,Dy）-Fe-B磁体晶界扩散的研究还很少。所以本文主要研究了双主相（Nd,Dy）-Fe-B烧结磁体的晶间扩散特性,选择Tb F3作为扩散源,通过热处理优化烧结工艺,进一步提升双主相（Nd,Dy）-Fe-B磁体的矫顽力。扩散后的（Nd,Dy）-Fe-B复合磁体矫顽力最高上升5 k Oe,这与传统单主相Nd-Fe-B晶界扩散磁体矫顽力增加程度相同。这一现象表明,具有高矫顽力高磁能积（Nd,Dy）-Fe-B复合磁体的扩散规律、矫顽力增加规律与单主相一致,都能显著增加磁体矫顽力。
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