新一代磁体——大块完全致密(Nd,Pr,Dy)_2Fe_(14)B/_α-Fe基纳米复合磁体

“纳米复合永磁材料”是指由纳米尺度的硬磁和软磁性相彼此均匀弥散分布,通过相邻原子磁矩交换耦合作用而形成的复合体,理论磁能积高达1000 kJ/m3(125 MGOe)。本文报道了大块完全致密各向异性纳米复合磁体的开发近况,从2002年至今,不到四年,其进展激动人心,最大磁能积已由160kJ/m3(20MGOe)猛增至440kJ/m3(55MGOe),“新一代磁体”呼之欲出!

复合添加合金元素对纳米双相Nd_2Fe_(14)B/α-Fe永磁体微观结构和磁性能的影响

采用正交实验法系统地研究了复合添加合金元素Ga ,Nb ,Zr,Hf和Pr对纳米双相Nd9-xPrxFe86 .5-y -z -m -nGayNbzZrmHfnB4 .5(x =0 ,2 2 5 ;y ,z ,m ,n =0 .5 ,1.0 )快淬带微观结构和磁性能的影响。结果表明 :复合添加合金元素可以大大地降低Nd2 Fe1 4B和α Fe相的晶粒尺寸 ,并促使快淬带在低辊速下非晶化 ;在退火后样品带中 ,没有发现晶粒的不均匀长大 ,但大量添加合金元素会导致晶粒形貌不够理想。另一方面 ,由于各元素间的交互作用 ,复合添加合金元素使磁性能的变化规律非常复杂。实验发现 ,当Nb的含量为 0 .5 %时 ,增加Pr和Ga的添加量并降低Zr和Hf的添加量可以明显地改善磁性能。成分为Nd2 .2 5Pr6 .75Fe84 .5Ga1 .5Nb0 .5B4 .5的合金 ,在 15m·s- 1 辊速下获得的最佳磁性能为Jr=1.0 5 3T ,iHc=5 3 0 .9kA·m- 1 ,(BH) max=12 4kJ·m- 3。

纳米双相Nd_2Fe_(14)B/α-Fe磁体的微结构和交换耦合作用

用熔体快淬法制备了高性能纳米双相耦合Nd2 Fe14 B/α Fe磁体 ,研究了快淬速率对其微结构和交换耦合作用的影响。实验结果表明 ,控制快淬速率在 12m/s时 ,可直接得到显微组织均匀 ,α Fe相粒子细小且均匀分布的纳米双相耦合Nd2 Fe14 B/α Fe磁体。低温退火消除由快速凝固带来的成分不均匀性后 ,强烈的铁磁交换耦合作用导致其最高磁性能为 :iHc=432 .2kA/m ,Jr=1.0 8T ,(BH) max=115kJ/m3 。快淬速率提高 ,非晶相体积分数增加 ,在高温晶化热处理时软硬磁相析出不均匀 ,个别α Fe相粒子奇异长大 ,尺寸达到 10 0nm左右 ,这不利于软硬磁相间的交换耦合作用 ,有损磁性能。

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米复合永磁材料的有效各向异性

Nd2Fe14B/α Fe纳米复合永磁材料中存在软 软、软 硬、硬 硬3种不同磁性晶粒界面。不同晶粒间的交换耦合相互作用使其有效各向异性常数Keff减小。Keff可以用这3种不同有效各向异性的统计平均值表示。计算结果显示:Keff随晶粒尺寸D的减小和软磁性成分的增加而降低。当D减小到4nm时,Keff减小为通常各向异性常数值的13～14。当软磁性相体积分数为50%时,Keff的值下降为硬磁性相对应值的12左右。有效各向异性与矫顽力的变化规律基本相同。

热变形工艺对Nd2Fe14B/α-Fe各向异性双相复合纳米晶磁体织构的影响

一、引言Nd2Fe14B／α-Fe双相复合纳米晶永磁材料不仅具有潜在的超高磁能积，而且具有良好的耐腐蚀性和力学性能，应用前景广阔。目前，关于这类磁体的研究焦点在于磁体的致密化和磁各向异性化。这两个问题的突破对于材料的实用化具有重要意义。近年来．一系列新型纳米材料制备新技术的出现和快速发展对于纳米材料的研制起到重要的推动作用。在关于Nd2Fe14B／α-Fe双相复合纳米晶永磁材料的研究中，不同研究者采用放电等离子烧结、射频感应热压等新技术在保证磁体纳米晶结构的前提下实现了材料的致密化。对此．本研究拟采用放电等离子快速热压变形的方法研制低稀土含量的各向异性双相复合Nd2Fel4B／α-Fe纳米晶永磁．并研究热变形温度和变形量对磁体织构的影响。二、实验方法在Ar气保护气氛下，采用悬浮熔炼法制备名义成分Ndl1Fe8386的铸锭，将熔炼好的铸锭通过熔体快淬的方式制成薄带，通过高能球磨将快淬带研磨成粉末。然后将粉末放入硬质合金模具中进行放电等离子烧结。

热压块状Nd_2Fe_(14)B/α-Fe复合纳米晶磁体的致密性及磁性研究

采用热压非晶粉末成型的方式,制备了块状Nd2Fe14B/α-Fe复合纳米晶磁体,在此过程中,同时完成非晶晶化和粉末成型。文中研究了不同压力下磁体的致密性及磁性的变化。

短时热处理对Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体结构和磁性影响

罗马尼亚Babes-Bolyai大学物理系V.Pop等人采用高能球磨法制得Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体,并选用700℃、750℃、800℃短时间退火,同传统的550℃×1.5h退火对比。结果发现,短时间退火更有利于硬磁相再结晶,抑制软磁相成长,

纳米复合磁体Nd2Fe14B/α-Fe及Nd2Fe14B／Fe3B的结构与性能的比较

纳米复合磁体具有良好的磁性能且应用广泛。这种材料是由极细的软、硬磁相组成，其中的软磁相可以是α—Fe相，也可以是Fe3B相。新加坡的Z．Chen、D．N．Brown等人对这两种纳米复合材料的结构与性能进行了研究。通过研究发现，Nd2Fe14B／α-Fe合金具有更细小、更均匀的晶粒组织（平均10nm），而Nd2Fe14B／Fe3B的晶粒组织则大一些（平均100nm）；从磁性能方面看，这两种纳米材料的主要性能如下：

强磁场对Nd2Fe14B／α-Fe纳米复合磁体晶化过程的影响

将熔融快淬得到的薄带进行晶化退火是制备纳米复合永磁合金的常用方法。上海大学的科研人员研究了在强磁场下对合金Nd8.1Fe76.95B5.5Dy0.9Co8.55（原子数分数）进行晶化退火时合金的组织及性能。快淬辊辊速为12m／s，退火温度为690℃，时间5min，外加磁场的磁场强度为10T。从实验结果看，快淬后的薄带组织含有非晶相、α—Fe相及Nd2Fe14B相，

稀土永磁体的开发和市场动向

稀土类磁体的开发动向；添加Zr和C对α-Fe／Nd2Fe14B纳米复合磁体的显微组织和磁性能的影响；稀土磁体的用途和市场动向。

Investigation on nanocomposite magnets by three-dimensional atom probe

With the fast development in nano ma- terials, to obtain the detailed microstructure informa- tion, microscopes with much higher resolution than the conventional ones are required. A three-dimen- sional atom probe (3DAP), an instrument with near- atomic resolutions of about 0.06 and 0.2 nm in depth and transverse direction, respectively, has been em- ployed to map out the elemental distribution of some conductive materials within a nano-scale volume. This instrument is fit to analyze the elemental distri- bution in nano materials and nano precipitation in common materials. 3DAP is applied to investigate the microstructure of Nd2Fe14B/α?Fe nanocomposite magnets. B, Fe-enriched, Zr-enriched and Nd, Fe-enriched clusters have been found, which cannot be identified by any other instrument.