高性能纳米复合稀土永磁薄膜制备成功

2003年11月26日在北京召开的中国科学院沈阳材料科学国家(联合)实验室理事会会议上,沈阳材料科学国家(联合)实验室、中国科学院金属研究所张志东研究员介绍,研究小组制备的纳米复合稀土永磁块体和薄膜材料,项目指标达到目前报道的最高值。这一成果显示,由分布很好的非常细晶粒的硬磁相和软磁相组成的多层薄膜,可望成为新一代的稀土永磁材料,在信息、微型机械、微型电机等领域将有广阔的应用前景。

快淬双相纳米复合稀土永磁材料的晶化研究

快淬双相纳米复合稀土永磁材料非晶晶化过程决定了材料的微观组织和磁性能。从形核规律出发,提出了持续形核长大和“爆炸式形核长大”的非晶晶化模型。讨论了快淬速度、添加合金元素、退火工艺以及外加磁场等对非晶晶化过程的影响,重点分析了合金元素在非晶晶化过程中的重新分布。在此基础上,提出了利用中间相的分解细化晶粒等获得理想材料的不同方法。

纳米复合稀土永磁材料

综述了近年来稀土永磁材料发展的一个热点方向———纳米复合稀土永磁材料 ,分析了硬磁相与软磁相的交换耦合作用 ;对当前制备纳米复合稀土永磁材料的方法 ,如机械合金化、熔体快淬法、磁控溅射法和HDDR法等进行了简单介绍 ;

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米晶双相复合稀土永磁合金的磁性研究

采用单辊熔体快淬法将名义成分为Nd7.5Fe92.5-xBx(x=4.5,5.5,6.5,7.5at.%)的母合金制备成Nd2Fe14B/α-Fe纳米晶双相复合稀土永磁合金薄带.对母合金和合金薄带的磁性能进行对比分析,并分别讨论了合金中硼含量与快淬速度对合金薄带磁性能及薄带厚度的影响.

合金成分对Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米双相复合稀土永磁材料结构和性能的影响

采用熔体直接快淬(DRQ)工艺制备了成分为NdxFe94-xB6(x=7,8,9,10at%)和Nd8Dy1Fe85-xNbxB6(x=0,0.5,1,1.5at%)两组合金的最佳快淬薄带.用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)测量了薄带的相结构和磁性能.结果表明:NdxFe94-xB6(x=7,8,9,10)合金在x=8时综合磁性能最佳;同时添加少量的Dy和Nb元素,可有效的提高纳米双相复合永磁合金的磁性能.

纳米晶双相稀土永磁合金透射电镜薄膜样品的制备

探讨了纳米晶双相稀土永磁合金在 Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ 夹具园片抛光法和在离子薄化技术中的电镜薄膜样品的制备，比较了利用离子薄化技术和电解双喷加离子薄化技术获得的纳米晶双相稀土永磁合金的透射电镜分析结果，优化了两种方法制备电镜薄膜样品的实验条件及参数范围。探索出较佳的用于透射电镜观察分析的纳米晶双相稀土永磁合金薄膜样品的制备方法。

快淬速度对Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米晶双相复合稀土永磁材料相结构和磁性能的影响

采用熔体快淬法在不同快淬速度下制备了Nd8Fe86B6合金中Nd2Fe14B/α-Fe双相复合纳米晶薄带.用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)测量了薄带的相结构和磁性能.结果表明:Nd8Fe86B6合金的最佳快淬速度为18 m/s,在此条件下制备的合金薄带平均晶粒尺寸细小,综合磁性能好;合金薄带的平均晶粒尺寸为24.4 nm,磁性能为Br=0.69 T,Br/Bs=0.66,Hc=296.1 kA/m.

NdFeB纳米复合永磁薄膜的研究进展

就近几年来复合永磁薄膜的发展状况，对薄膜的制备技术、交换耦合作用以及提高磁性能的方法做了简要的评述。

纳米复合永磁薄膜的微磁学模拟

介绍了微磁学理论的基本原理、计算机模拟的层次,最后简述了微磁学计算机模拟的常用方法及其在纳米复合永磁材料研究中应用的现状。

制备工艺对Pr_2Fe_(14)B/α-Fe纳米复合永磁材料组织与磁性的影响

用XRD,TEM和VSM等方法研究了快淬法制备的Pr2Fe14B/α Fe纳米复合永磁薄带的显微结构与磁性。比较了直接快淬和非晶晶化两种制备工艺对合金薄带显微结构和磁性能的影响。通过对Pr8Dy1Fe74.5Co10Nb0.5B6合金薄带高压退火,获得了Br=1.11T,Hci=816.0kA·m-1和(BH)max=188.8kJ·m-3的高性能。

Nb对Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响

添加Nb可提高(Nd0.9Dy0.1)9.5Fe79Co5B6.5(原子百分数,下同)合金的非晶形成能力和快淬薄带的晶化温度,经过710℃晶化处理4min后,快淬薄带的晶粒细小均匀,从而显著提高了快淬薄带的磁性能。三维原子探针(Three-DimensionalAtomProbe,简称3DAP)分析结果表明,含Nb快淬薄带晶化后,在晶界形成了Nb-Fe-B偏聚物,抑制了晶粒长大,细化了晶粒,进而使晶粒间交换耦合作用增强,提高了合金的磁性能。

纳米晶复合永磁材料的交换耦合相互作用和磁性能

本文介绍了纳米磁性材料晶粒交换耦合相互作用的有关理论。采用不同模型讨论了晶粒交换耦合相互作用对纳米单相软磁材料、永磁材料及双相复合永磁材料磁性能的影响。简述了用δM(H)曲线和不可逆磁导率的变化研究晶粒交换耦合相互作用及反磁化过程的方法。讨论了合金成分配比、添加元素、制备及热处理工艺对磁体硬磁性能的影响。从理论和实验两方面分析、研究了纳米复合永磁材料的反磁化过程和矫顽力机制。

NdFeB纳米晶双相复合永磁材料研究进展

NdFeB纳米晶双相复合永磁材料 ,由于其潜在的优异磁性能和商业价值 ,成为当今材料领域研究的热点。本文就近年来NdFeB纳米晶双相复合永磁材料的发展状况 ,从该类合金的交换耦合作用、分类以及提高磁性能的方法三个方面为重点 。

纳米复合永磁材料晶粒择优取向的研究

利用熔体快淬技术制备了(Nd11.4Fe82.9B5.7)0.99M1(其中M=Zr,Nb,Ga,Zr+Ga,Nb+Ga)快淬带。发现Ga元素的添加对Nd2Fe14B相晶粒的c轴垂直于带面取向是有利的。复合添加Zr+Ga或Nb+Ga可获得较好的磁性能,并且进一步提高了快淬带晶粒的择优取向。取向度随厚度改变发生明显的变化,当带厚约为120μm时取向度最高。热处理可使淬带织构度增加,但导致晶粒粗化。利用深冷技术对纳米晶复合快淬带进行超低温处理。发现深冷处理有利于快淬带织构度的增强,且晶粒尺寸几乎不变。

Nb元素对纳米晶(Nd,Pr)FeB/α-Fe复合永磁合金显微结构与磁性能的影响

添加Nb元素会使(Nd,Pr)FeB/α-Fe纳米晶复合永磁合金的平均晶粒尺寸显著减小。用AFM观察快淬(Nd,Pr)10.5Fe81.5-xNbxCo2B6(x(at%,下同)=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0)合金条带自由表面的显微结构,晶粒平均直径从不含Nb的(Nd,Pr)10.5Fe81.5Co2B6合金的175nm减小到含2at%Nb的(Nd,Pr)10.5Fe79.5Nb2Co2B6合金的68nm,晶粒平均直径细化了61%;当Nb超过2at%后,Nb含量的增加对晶粒的细化作用明显减弱,含3at%Nb的合金平均晶粒直径为63nm,比含2at%Nb仅细化了7.3%。含2at%Nb的(Nd,Pr)10.5Fe79.5Nb2Co2B6合金,粘结磁体磁性能达到最佳值,Br=0.665T,Hci=748kA·m-1,(BH)m=73kJ·m-3。Nb元素含量在2at%Nb以下时,合金晶粒粗大,磁性能较低;超过2at%后,富集在晶界处的富Nb晶间相加厚,晶粒间的交换作用和剩磁增强效应减弱,合金的内禀矫顽力虽然增加,但剩磁Br和最大磁能积(BH)m降低。