基于晶界重构的高矫顽力烧结钕铁硼磁体研究
发布时间：2021-10-30 08:56
作为磁性能最高的稀土磁性化合物,烧结Nd-Fe-B磁体已发展成为国民经济建设和国防技术领域的关键材料。然而,实际磁体中主相晶粒边界层反磁化畴形核场低,导致磁体实际矫顽力远低于其理论值,因而磁体温度稳定性差,无法满足高温环境的应用需求,是该材料发现30多年来仍未解决的关键问题。本文基于晶界重构技术,设计了Dy71.5Fe28.5、Dy6Fe13Cu及Ho63.4Fe36.6系列辅合金与近2：14：1正比相成分的主合金混合制备烧结磁体；通过优化辅合金的添加量及烧结和热处理工艺,细化了主相晶粒尺寸、提高了主相晶粒边界层的磁晶各向异性场、形成了均匀连续分布的晶界相,从而抑制了反磁化畴在主相晶粒边界层弱磁性区域的形核,有效提高了矫顽力。主要结果如下：根据R2Fe14B化合物的磁学理论和合金相图,设计制备了Dy71.5Fe28.5、 Dy6Fe13Cu及Ho63.4Fe36.6三种低熔点辅合金进行烧结Nd-Fe-B磁体晶界重构。首先,三种辅合金熔点均低于磁体烧结温度,在烧结过程中熔化为液态从而增大磁体中液态晶界相的体积分数,提高主相与晶界相的润湿性；可有效提高磁体的致密度、形成连续均匀分隔主相晶粒...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１永磁材料的发展历程⑴??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ＇＇Ｉ??
可用于制造多种磁功能器件，广泛应用于医疗器械、电机工程、交通??运输及航空航天等领域。作为高新技术和社会进步的重要物质基础，永磁材料发??展十分迅速，其主要发展历程如图１．１所示⑴。永磁材料主要包括三类：最早发??现的金属永磁，主要包括Ｃ钢、Ｗ钢、Ｃｒ钢和Ａｌ－Ｎｉ－Ｃｏ等；其次是２０世纪３０??年代发现的以Ｆｅ２０３为主要组元的铁氧体永磁材料以及以４ｆ稀土族元素ＲＥ?（Ｓｍ、??Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、?Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ等）和３ｄ过渡族元素（Ｆｅ、Ｃｏ等）为主要成分的稀土??永磁材料。从图１．１中可以看出，稀土永磁具有最高的磁性能，在其发现之后的??几十年里得到了快速发展，是目前应用最广泛的永磁材料。??匸＂Ｉ?Ｉ?‘?‘?‘?‘?５１０００??１?的?ｆ?Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ－ｌｒｏｎ－Ｂｏｒｏｎ?：??５０?■?）１丨｜丨．??Ｓａｍａｒｉｕｍ－Ｃｏｂａｌｔ??－?？??Ｓ?１。「?丨丨丨丨丨”丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨＂．丨１０。??１５?：?＾１＂?ｉｉｉｉｉＺ?■?ｒ??Ｊ?■?，１１１＂＂＂?Ｈａｒｄ?ｔ??Ｉ?，１０?Ｓ??０．Ｓ?：??；ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ＇＂＂＂＂ｓＩＬｉｓ??－１??ＯＩＬｊ?１?１?１?１?１???１８８０?１９００?１９２０?１９４０?１９６０?１９８０??Ｙｅａｒ??图１．１永磁材料的发展历程⑴??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ＇＇Ｉ??稀土永磁材料最早出现于二十世纪六十年代
烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的最大磁能积巳接近理论值，企业批量生??产磁体的最大磁能积也已迖到￣４４０?ｋＪ／ｍ３?（５５?ＭＧＯｅ）。由于我国稀土矿藏丰富，??Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的生产及发展极为迅速；目前，我国有大中小型Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永磁材料生??产企业１００佘家，烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体年产量超过全球总量８０％，已成为我国国民经??济的重要组成部分。随着近年来风力发电和混合动力汽车等新兴行业的蓬勃发展，??对高性能Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的需求越来越大，同时，这些高温领域的应用也对烧结??Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的性能尤其是矫頑力提出了更高的要求。因此，继续开展烧结??Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永磁材料的性能研究对于经济和社会的发展都具有深远的意义。??１．２烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的特点??１．２．１烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的显微组织??烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体是多相结构，主要由ＮｄｓＦｅｎＢ主相和晶界富Ｎｄ相组成，??其各相分布如图１．３所示［〗３］，其中，灰色多边形区域对应于ＮｄｚＦｅｎＢ主相，分??布在主相晶粒三叉交隅处和相邻主相晶粒界面间的白色衬度部分为晶界富Ｎｄ相，??此外，还存在少量的富Ｂ相、氧化物、杂质和孔洞等??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Improvement of coercivity and corrosion resistance of Nd-Fe-B sintered magnets by doping aluminium nano-particles[J]. 刘卫强,孙超,岳明,孙浩,张东涛,张久兴,衣晓飞,陈静武. Journal of Rare Earths. 2013(01)
[2]Influence of gadolinium on microstructure and magnetic properties of sintered NdGdFeB magnets[J]. 闫文龙,颜世宏,于敦波,李扩社,李红卫,罗阳,杨红川. Journal of Rare Earths. 2012(02)
[3]Microstructure and corrosion resistance of sintered NdFeB magnet modified by intergranular additions of MgO and ZnO[J]. 莫文剑,张澜庭,刘琼珍,单爱党,吴建生,Komuro Matahiro,沈丽萍. Journal of Rare Earths. 2008(02)
[4]Grain Growth Behavior in Sintered Nd-Fe-B Magnets[J]. 刘湘涟,周寿增. Journal of Rare Earths. 2007(03)
[5]Influence of Heat Treatment on Microstructures and Properties of Nd8Fe78B6Co4 Alloy[J]. 赵浩峰,刘红梅,苏俊义. Journal of Rare Earths. 2006(S1)
本文编号：3466443
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１永磁材料的发展历程⑴??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ＇＇Ｉ??
可用于制造多种磁功能器件，广泛应用于医疗器械、电机工程、交通??运输及航空航天等领域。作为高新技术和社会进步的重要物质基础，永磁材料发??展十分迅速，其主要发展历程如图１．１所示⑴。永磁材料主要包括三类：最早发??现的金属永磁，主要包括Ｃ钢、Ｗ钢、Ｃｒ钢和Ａｌ－Ｎｉ－Ｃｏ等；其次是２０世纪３０??年代发现的以Ｆｅ２０３为主要组元的铁氧体永磁材料以及以４ｆ稀土族元素ＲＥ?（Ｓｍ、??Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、?Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ等）和３ｄ过渡族元素（Ｆｅ、Ｃｏ等）为主要成分的稀土??永磁材料。从图１．１中可以看出，稀土永磁具有最高的磁性能，在其发现之后的??几十年里得到了快速发展，是目前应用最广泛的永磁材料。??匸＂Ｉ?Ｉ?‘?‘?‘?‘?５１０００??１?的?ｆ?Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ－ｌｒｏｎ－Ｂｏｒｏｎ?：??５０?■?）１丨｜丨．??Ｓａｍａｒｉｕｍ－Ｃｏｂａｌｔ??－?？??Ｓ?１。「?丨丨丨丨丨”丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨＂．丨１０。??１５?：?＾１＂?ｉｉｉｉｉＺ?■?ｒ??Ｊ?■?，１１１＂＂＂?Ｈａｒｄ?ｔ??Ｉ?，１０?Ｓ??０．Ｓ?：??；ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ＇＂＂＂＂ｓＩＬｉｓ??－１??ＯＩＬｊ?１?１?１?１?１???１８８０?１９００?１９２０?１９４０?１９６０?１９８０??Ｙｅａｒ??图１．１永磁材料的发展历程⑴??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ＇＇Ｉ??稀土永磁材料最早出现于二十世纪六十年代
烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的最大磁能积巳接近理论值，企业批量生??产磁体的最大磁能积也已迖到￣４４０?ｋＪ／ｍ３?（５５?ＭＧＯｅ）。由于我国稀土矿藏丰富，??Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的生产及发展极为迅速；目前，我国有大中小型Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永磁材料生??产企业１００佘家，烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体年产量超过全球总量８０％，已成为我国国民经??济的重要组成部分。随着近年来风力发电和混合动力汽车等新兴行业的蓬勃发展，??对高性能Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的需求越来越大，同时，这些高温领域的应用也对烧结??Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的性能尤其是矫頑力提出了更高的要求。因此，继续开展烧结??Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永磁材料的性能研究对于经济和社会的发展都具有深远的意义。??１．２烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的特点??１．２．１烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的显微组织??烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体是多相结构，主要由ＮｄｓＦｅｎＢ主相和晶界富Ｎｄ相组成，??其各相分布如图１．３所示［〗３］，其中，灰色多边形区域对应于ＮｄｚＦｅｎＢ主相，分??布在主相晶粒三叉交隅处和相邻主相晶粒界面间的白色衬度部分为晶界富Ｎｄ相，??此外，还存在少量的富Ｂ相、氧化物、杂质和孔洞等??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Improvement of coercivity and corrosion resistance of Nd-Fe-B sintered magnets by doping aluminium nano-particles[J]. 刘卫强,孙超,岳明,孙浩,张东涛,张久兴,衣晓飞,陈静武. Journal of Rare Earths. 2013(01)
[2]Influence of gadolinium on microstructure and magnetic properties of sintered NdGdFeB magnets[J]. 闫文龙,颜世宏,于敦波,李扩社,李红卫,罗阳,杨红川. Journal of Rare Earths. 2012(02)
[3]Microstructure and corrosion resistance of sintered NdFeB magnet modified by intergranular additions of MgO and ZnO[J]. 莫文剑,张澜庭,刘琼珍,单爱党,吴建生,Komuro Matahiro,沈丽萍. Journal of Rare Earths. 2008(02)
[4]Grain Growth Behavior in Sintered Nd-Fe-B Magnets[J]. 刘湘涟,周寿增. Journal of Rare Earths. 2007(03)
[5]Influence of Heat Treatment on Microstructures and Properties of Nd8Fe78B6Co4 Alloy[J]. 赵浩峰,刘红梅,苏俊义. Journal of Rare Earths. 2006(S1)
本文编号：3466443
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