合金元素对Nd_2Fe_(14)B/α-Fe磁性能的影响

通过单一添加 ,研究了C ,Pr,Nb对Nd2 Fe1 4B/α Fe纳米复合永磁体磁性能的影响 ;用少量C取代B ,可以显著提高Nd9Fe85.5Nb1 .0B4 .5-yCy 永磁体的内禀矫顽力iHc,用Pr代替部分Nd可以提高双相快淬薄带的矫顽力并改善退磁曲线的矩形度。当Nb含量控制为 0 .5 %时 ,Nd2 Fe1 4B/α Fe的各项磁性能均有显著提高。采用五因子二水平正交分析方法 ,研究了Ga ,Nb ,Zr,Hf和Pr复合添加对磁性能的作用。Nb是影响剩余磁极化强度Jr 和最大磁能积 (BH) max最为显著的因子 ,而Pr对iHc 的影响最强烈。另外 ,在Nb ,Pr之间 ,Nb ,Hf之间 ,Ga与Pr以及Ga与Hf之间的交互作用也对磁性能有显著影响 ,优化的合金成分为Nd2 .2 5Pr6 .75Fe84 .5Ga1 .5Nb0 .5B4 .5,在 15m·s- 1 带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。

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。

机械合金化增强Nd_2Fe_(14)B磁粉矫顽力的研究

对Nd2Fe14B快淬薄带进行热晶化处理和机械合金化处理,通过样品的XRD图和磁滞回线图,分析了薄带和磁粉的晶粒尺寸及矫顽力的变化规律.结果发现,机械合金化得到的磁粉具有更大的矫顽力,并且磁粉矫顽力的增强是由于晶粒尺寸的减小所致,而不是由于形成织构造成的.

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米复相永磁合金微结构的形成

研究了使用不同快淬速度制备的Ｎｄ３．６Ｐｒ５．４Ｆｅ８３Ｃｏ３Ｂ５合金中Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ／α－Ｆｅ复合纳米晶结构的形成．采用Ｘ射线（ＸＲＤ）、透射显微（ＴＥＭ）分析技术和振动样品磁强计（ＶＳＭ）观测和测量了材料的微结构和磁性．结果表明，使用最佳淬速（２０ｍ／ｓ）形成的Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ／α－Ｆｅ复合纳米晶结构晶粒细小，晶粒尺寸均匀．Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相和α－Ｆｅ相的平均晶粒尺寸分别为１４ｎｍ、１６ｎｍ．合金中α－Ｆｅ相的体积分数为４８．６％．纳米晶合金的磁性能为Ｊｒ＝１．１０８Ｔ，Ｈｃ＝４４６．５ｋＡ／ｍ；（ＢＨ）ｍａｘ＝１９３．６ｋＪ／ｍ３；剩磁比Ｊｒ／Ｊｓ＝０．７３６．

铌对纳米晶Nd_2Fe_(14)B合金组织结构与磁性能的影响

采用熔体快淬及晶化退火工艺制备了单相Nd2Fe14B纳米晶合金。研究了添加Nb对Nd12.3Fe81.7-xNbxB6.0(x=0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0)系列合金的微观组织、磁性能和晶化行为的影响规律。结果表明:添加Nb可提高晶化温度并稳定非晶相;在退火晶化过程中,加入Nb后形成的析出相可以抑制晶粒长大,使晶粒细化且分布均匀,进而提高了材料的综合磁性能。通过对系列合金磁性能分析可知:Nd12.3Fe81.2Nb0.5B6.0合金在600℃退火处理10min后的磁性能最佳,磁能积(BH)m=141.13kJ.m-3,矫顽力Hci=867.95kA.m-1,剩磁Jr=1.02T。

合金元素在Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料中的分布

主要利用三维原子探针研究了Nb和Zr等元素在Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料中的分布情况。研究发现，Nb、Zr等元素的添加改善了合金的微观结构，使得合金晶化后晶粒细小均匀，晶粒形状更为规则，合金的综合磁性能得到提高。三维原子探针分析结果表明，Nb元素不固溶于Nd2Fe14B硬磁性相，主要以NbFeB的形式在晶界处析出；Zr元素在Nd2Fe14B相内有较高的固溶度，与Nb、Fe在晶界处以成份接近（Zr，Nb）Fe2相的形式析出，富Nb相和富Zr相在晶界的析出阻碍了晶粒的长大，进而细化了晶粒，改善了磁性能。

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe系双相复合永磁合金快淬带的SEM分析

利用扫描电子显微镜分析了两种成分的Nd2Fe14B/α-Fe系双相复合永磁合金快淬带的形貌。结果表明复合添加Dy和Ga具有改善合金快淬带组织形貌的作用。

Nd_(7.5)Fe_(85.9)Nb_(0.25)Dy_(0.75)B_(5.5)Cu_(0.1)非晶合金中Nd_2Fe_(14)B相的晶化动力学

利用差示扫描热分析法(DSC)研究了非晶Nd7.5Fe85.9Nb0.25Dy0.75B5.5Cu0.1合金中Nd2Fe14B相的晶化动力学。结果表明:当非晶合金以10℃/min升温时,Nd2Fe14B的晶化峰值温度为697.93℃,晶化初期Nd2Fe14B相的晶化激活能为372.17 kJ/mol,随其晶化体积分数的增加,晶化激活能逐渐减小。

Nd_2Fe_(14)B等合金吸氢性能研究

早在1969年就发现第一代希土永磁材料SmCo_5,每摩尔能够吸2.5摩尔的氢原子。优质吸氢材料LaNi_5在1969年以后才发现的。第三代希土永磁材料Nd-Fe-B合金是否亦具有吸氢性能,磁性和吸氢性能之间是否存在一定的联系,是值得人们去关注的问题。本工作从Nd—Fe—B永磁材料中存在的主要物相着手来研究磁性材料的吸氢性能。

合金成分对铜模吸(或喷)铸Re_2Fe_(14)B/Fe_3B型纳米复合块状永磁体的影响

采用铜模吸(或喷)铸制备Re2Fe14B/Fe3B型纳米复合块状永磁体是一种短流程、近净成型的新方法。对该技术方法的研究涉及两种工艺途径:(1)首先利用铜模吸(或喷)铸方法制备出完全非晶块体,随后通过晶化热处理得到纳米晶块体;(2)利用铜模吸(或喷)铸方法直接制备纳米晶块体。在铜模吸(或喷)铸工艺所提供的亚快速冷却条件下,人们一直致力于通过调整合金成分来改善Re2Fe14B/Fe3B型合金的玻璃形成能力(glass-forming ability,GFA)、微观结构和磁性能。对近期这方面的研究进行了综述。

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。

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe复相材料微结构对微波复磁导率的影响

采用熔体快淬、晶化退火工艺及机械球磨方法制备了Nd2Fe14B/α-Fe纳米晶双相材料。研究了机械球磨工艺对材料的微结构、形貌和微波复磁导率的影响。结果表明:适当的机械球磨工艺可使材料粒度变细、变薄,晶粒细化,增强软、硬磁相晶粒间的交换耦合作用,提高其磁各向异性和饱和磁化强度,从而调节材料的共振吸收峰频率和微波复磁导率。球磨25h样品的复磁导率虚部μ′在3GHz达2.6,μ″在12GHz达1.2,μ″在30.5GHz达0.85,Nd2Fe14B/α-Fe纳米晶双相材料共振峰可控,不仅可应用于厘米波而且可应用于毫米波吸收材料的设计中。

快淬速度对Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响

利用熔体快淬法制备了(Nd0·9Dy0·1)9(Fe0·9Co0·1)85·5B5·5快淬薄带,研究了快淬速度对晶化过程、晶化后薄带的结构及磁性能的影响。研究发现,快淬速度不同,薄带的非晶程度不同,晶化过程存在很大差异;在快淬速度为12m/s时,快淬薄带中已存在一定的晶态相,晶化后的晶粒细小均匀,磁性能较高;而当快淬速度达到18m/s和25m/s时,合金晶化后的晶粒粗大且不均匀,磁性能较低。

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。

A2B7型La0.75Mg0.25Ni3.5-xFex(x=0～0.3)贮氢合金相结构及电化学性能研究

采用感应熔炼方法制备了La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Fe_x(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3)四元贮氢合金,系统地研究了合金B侧Fe对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)分析表明,La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Fe_x由(La,Mg)2Ni7相(包括Gd2Co7型高温相和Ce2Ni7型低温相)组成。此外,随着Fe元素的加入,该类合金中出现CaCu5型LaNi5相,且随着Fe含量的增加而增多。电化学测试表明,随Fe含量的增加,合金电极活化次数变化不大,而其最大放电容量呈现先增后减的趋势,合金的最大放电容量由x=0.05时的376.21mAh.g-1下降到x=0.3时的340.89mAh.g-1;合金的高倍率放电性能随着Fe含量的增加而降低,当电流密度为900mA.g-1时,合金的高倍率放电性能由83.66%(x=0)减小到62.23%(x=0.3);循环稳定性先增加后下降。

Nb的添加对Fe_3B/Nd_2Fe_(14)B纳米永磁体磁性能与微观结构的影响

研究了微量合金元素 Nb 的添加对 Fe3B/Nd2Fe14B型纳米复合永磁体微观结构与磁性能的影响规律。结果表明,添加Nb元素可以稳定非晶相,阻碍Fe3B粒子的结晶动力学。Nd5.5Fe70.0Co5Cu0.5Nb0.5B18.5非晶合金在640℃退火处理 30min可获得最佳磁性能:Br=1.05T,jHc=367kA/m,(BH)max=80.2kJ/m3。Nb与Cu的复合添加对Fe3B晶粒的细化效果更显著;Nb元素的添加可以提高合金的磁性能,但添加量必须适中。

快淬Fe_3B/Nd_2Fe_(14)B永磁材料晶化行为及磁性能的研究

利用熔体快淬和晶化处理的方法制备了快淬Fe3B/Nd2Fe14B永磁材料。采用XRD,DTA,VSM等方法对合金的晶化行为和磁性能进行研究。结果表明:对于Fe3B/Nd2Fe14B熔体快淬永磁粉末,升温速率对各相的析出和分解温度有一定的影响。完全过淬的Nd4.5Fe77B18.5和Nd4Fe77Cr0.5B18.5合金熔体快淬粉在进行973K,7min晶化处理过程中,首先形成Nd2Fe23B3相,然后Nd2Fe23B3相发生分解,其产物为Fe3B/Nd2Fe14B,此后再没有发生其它的相转变。当晶化温度大于953K,保温10min后,样品的剩磁、矫顽力和最大磁能积明显提高。微量元素Cr的添加对相转变温度有影响,同时可以细化晶粒,提高矫顽力,从而改善材料的永磁性能。

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。

B含量对Nd_2Fe_(14)B/Fe_3B复合永磁材料微观结构和磁性能的影响

用熔淬法制备非晶带、再进行晶化处理,制备了纳米晶复合Nd4.5Fe77+xB18.5-x(x=0.1,0.2,0.3,0.4)永磁磁粉,然后以环氧树脂为粘结剂制备粘结磁体。研究了B含量对材料磁性能和微观结构的影响。结果表明,随着B含量的提高,Nd4.5Fe77+xB18.5-x粘结磁体的剩磁、矫顽力和磁能积都先增大后减小。适量的B可以细化复合材料的晶粒,改善微观结构,提高磁体磁性能;B含量过高使复合材料的晶粒长大,出现Nd1.1Fe4B4富B相,导致磁体磁性能下降。当B含量为18.3at%时,粘结Nd4.5Fe77.2B18.3磁体具有最佳磁性能:Br=0.88T,Hcj=257kA/m,(BH)m=57kJ/m3。

动态晶化对纳米晶交换耦合Nd_2Fe_(14)B/α-Fe磁性能和显微组织的影响

为改善纳米晶交换耦合Nd2Fe14B/α-Fe永磁合金微结构以提高磁性能,用熔体快淬和动态晶化热处理的方法制备了纳米晶交换耦合Nd2Fe14B/α-Fe永磁体,采用XRD和TEM等方法系统研究了动态晶化热处理对Nd10.5(FeCoZr)83.4B6.1永磁体磁性能和显微组织的影响。结果表明:与传统晶化相比,动态晶化可以在相同的晶化温度下缩短晶化时间,同时能细化晶粒,增强晶粒间磁交换耦合作用,提高磁性能。Nd10.5(FeCoZr)83.4B6.1合金快淬薄带经700℃,10min动态晶化热处理后,制得的粘结磁体获得最佳磁性能,剩磁Br=0.685T,内禀矫顽力Hcj=732kA/m,磁感矫顽力Hcb=429kA/m,最大磁能积(BH)m=75kJ/m3。