晶界添加对无镝/铽S-Nd2Fe14B磁体性能及结构的影响

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烧结钕铁硼稀土永磁材料(简称钕铁硼)因其优异的性能,被广泛用于国民经济和国防工业的各个领域。随着信息化、自动化的迅速发展,节能环保意识的不断增强,钕铁硼材料的需求不断扩增,仅由Nd、Fe、B元素制备的永磁材料虽然有高的剩磁和磁能积,但矫顽力低(不足理论值的1/5~1/3),难以满足使用要求,而仅依靠添加重稀土提高磁体矫顽力的方式不但对稀缺资源的过于依赖亦加重了制备成本。因此,降低低丰度重稀土用量制备性能优异的烧结钕铁硼磁体愈来愈成为研究的热点。为提高磁体矫顽力的及其工业应用价值,本论文研究了Nd、Al2O3、纳米Ti以及0.2wt%纳米Ti与Nd复合添加在无镝铽的(Pr Nd)31(Al Co Cu Ga Zr)1.55B0.98Febal合金粉体中对磁体磁性能及显微结构的影响。结果表明:晶界添加Nd矫顽力显著提高磁体。将Nd添加对磁体矫顽力、剩磁的影响分别进行拟合,矫顽力、剩磁的变化分别符合Hc J=16.19+0.58x、Br=13.71-0.131x。在0.0~0.4wt%范围内,添加Al2O3,矫顽力呈先上升后下降趋势,当添加0.2wt%Al2O3磁体矫顽力显著提升,提高5.0%,综合磁性能最佳。显微组织表明,适量添加Al2O3,能促进磁体致密化,提高密度。Al2O3/Re2O3能够钉扎晶界,细化晶粒,使晶粒尺寸均匀,这是矫顽力提高的原因。纳米Ti添加显著提高了磁体的矫顽力、方形度。高熔点纳米Ti在烧结过程中呈固态存在晶界中,能够有效抑制晶粒长大,钉扎晶界,提高矫顽力。添加量为0.0~0.3wt%时,矫顽力从16.15KOe上升至17.56KOe,方形度从0.83提升至0.98。在添加0.1wt%纳米Ti时,制备出磁性能达N48H牌号的高性能磁体。在添加量为0.2wt%时,Br下降0.5%,而矫顽力可提高6.1%,并考虑到纳米Ti添加成本,纳米Ti添加量为0.2wt%时最优。晶界复合添加纳米Ti与Nd磁体矫顽力的到显著提升,可制备出矫顽力高达19.28KOe无重稀土镝铽的烧结钕铁硼磁体。磁体剩磁、矫顽力变化与复合添加量分别满足Br=13.65-0.16x及Hcj=17.32+0.551x。当复合添0.2wt%纳米Ti与1.0wt%Nd时,磁体性能为超过标准N45H的磁性能参数;复合添0.2wt%纳米Ti与2.0wt%Nd时能制备出磁性能适应风力发电磁体。为制备无镝铽烧结钕铁硼提高矫顽力提供了良好的参考价值。
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