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宁波材料所高性能热变形钕铁硼磁体研究获进展

宁波材料所高性能热变形钕铁硼磁体研究获进展

    热变形幸运28Nd-Fe-B永磁材料在温度和外力作用下沿压力方向发生Nd2Fe14B晶粒择优生长,形成强<001>织构,且磁体本身晶粒细小、温度稳定性优异、耐腐蚀性强,在制备高效率伺服电机应用的辐射取向环形永磁体方面具有广泛的应用前景。但由于热变形磁体前驱体——“快淬磁粉微结构不均匀,热变形磁体内不可避免地存在部分无取向等轴粗晶,这极大地影响了磁体磁性能。如何克服快淬磁粉微结构不均匀,并在此基础上制备高性能热变形Nd-Fe-B磁体便成为一个重要议题。

  中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室在多年热变形钕铁硼磁体研发的基础上,利用新型压力扩散技术&高温织构生长成功制备了高磁能积热变形Nd-Fe-B磁体。现有研究结果表明:传统重稀土共熔合金扩散(如Dy-Cu等)在提高磁体内禀矫顽力Hc时会破坏原有<001>织构,扩散磁体中重稀土原子与铁原子磁矩的反平行排列也会大幅降低2:14:1相饱和磁化强度Ms,因此矫顽力提升基本上是以牺牲部分剩余磁化强度为代价。目前尚无一种方法能在同一扩散体系中实现磁体磁能积(BH)max和矫顽力Hc幸运28 的共同提高。实验室打破传统晶粒尺寸对热变形Nd-Fe-B磁体的束缚,在适宜的高温条件下,借助磁体内<001>织构调控晶粒择优生长,消除错取向粗晶,实现磁体宏观取向结构优化,制备出Hc=7.8 kOe(BH)max=48 MGOe的热变形磁体。在此基础上,又创造性地发明了压力辅助注入扩散技术:在磁体热变形过程中利用压力将Dy-Cu共熔合金直接注入到磁体内部,通过后续高温织构再生长,制备出Hc=10 kOe(BH)max=53MGOe的高性能热变形磁体。

  该方法有效改善了磁体近表面<001>织构(如下图),并在后续高温过程中Dy-Cu扩散形成了高磁晶各向异性场的(Dy,Nd)2Fe14B/Nd2Fe14B“shell-core”结构的同时抑制了近表面晶粒生长,为磁体矫顽力和磁能积的共同提高奠定基础。相关结果发表于国际期刊《科学报告》(Scientific 幸运28Reports 6, 38335, (2016), doi:10.1038/srep38335);《合金与化合物杂志》(Journal of Alloys and Compounds (2017, Accepted));申请中国发明专利201610212535.4,并入选2016年中国稀土十大科技新闻”。

 

  (左图)Dy-Cu辅助压力注入磁体和参比磁体热处理前后的退磁曲线及近表面织构,(右图)Dy-Cu辅助压力注入磁体近表面微结构和对应原位Magneto-optical Kerr畴结构。