混合稀土烧结磁体的磁性能调控及畴结构研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:L530798540
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自Nd-Fe-B磁体在二十世纪80年代被发现以来,稀土永磁行业就一直在蓬勃发展。Pr、Nd元素是制备Nd-Fe-B烧结磁体的必备元素,几十年间被大量使用,而与其共伴生存在的La、Ce则大量堆积。这一方面使得生产成本提高,另一方面也使得稀土资源利用不平衡。基于这种状况,对高丰度的La、Ce以及MM(Misch-Metal)的应用成为稀土永磁热点研究方向之一。本文使用双主相制备工艺,将Nd-Fe-B粉和MM-Fe-B粉按不同比例进行混合烧结制备高性能(Nd1-xMMx)-Fe-B磁体。但矫顽力因为MM添加量的增加而急剧降低,因此本实验通过添加低熔点Nd-Al-Cu合金粉的方式来进行改善。利用双主相工艺制备名义成分为(Nd1-xMMx)-Fe-B(x=0、0.3、0.5、0.7、1)的烧结磁体。当MM/RE由0%提高到100%后,磁体剩磁降低了26.25%(14.21kGs-10.48kGs),矫顽力降低了89.25%(13.40kOe-1.44kOe),磁能积降低了78.86%(48.54MGOe-10.26MGOe)。当x=0.3时,磁体的剩磁、矫顽力和磁能积分别是13.17kGs,6.23kOe和39.88MGOe,保持了良好磁性能。通过XRD测量结果可以发现随着MM含量的增加,(Nd1-xMMx)-Fe-B烧结磁体中的主相仍为2:14:1结构。当x?0.3时,REFe2相衍射峰出现,并且随着MM添加量的增加,REFe2衍射峰的强度也随之增强,说明了磁体中REFe2相含量增加。对(Nd0.5MM0.5)-Fe-B烧结磁体进行元素分布以及磁畴结构的分析,磁体中有La、Ce元素扩散进部分Nd-Fe-B主相晶粒表面,形成了Nd元素在内,La、Ce元素在外的晶粒结构;用磁光克尔显微镜观察平行于取向方向的磁畴,在x=0的磁体中畴结构为条形畴,添加MM的磁体部分晶粒的畴结构趋向于迷宫畴,且在富La、Ce元素的晶粒中畴结构趋向于迷宫畴,说明磁体的取向度变差。MM的添加导致磁性能降低,本文通过向(Nd1-xMMx)-Fe-B(x=0.3、0.5、0.7)烧结磁体添加1wt.%的低熔点Nd-Al-Cu合金粉,优化磁体的微观结构及矫顽力。在不降低剩磁的情况下,x=0.3的磁体,矫顽力提高了51%(6.23kOe-9.38kOe);x=0.5的磁体,矫顽力提高了21%(5.90kOe-7.14kOe);x=0.7的磁体,矫顽力提高了43%(3.18kOe-4.55kOe)。研究发现,导致矫顽力升高的原因是磁体的富稀土团聚现象得到改善,形成了均匀的薄层晶界相,并包围了主相晶粒,使相邻主相晶粒间的耦合效应减弱。同时,由于Nd元素的扩散,迫使磁体由La、Ce元素在外,Nd元素在内的核壳结构转变为La、Ce元素在内,Nd元素在外的核壳结构,改善了晶粒边缘的各向异性。
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