过渡—稀土纳米材料对NdFeB磁瓦性能的研究

作     者：鞠鹏 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李志杰

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：Nd-Fe-B 钬纳米粉 微观结构 磁性能 腐蚀性 

摘      要：二十一世纪以来,烧结NdFe B作为市场发展潜力最大的永磁材料,以其突出的磁性能被广泛应用于电子设备。但是随着市场需求的不断扩大,钕铁硼的应用因其矫顽力和腐蚀性的影响受到了限制。为了改善烧结NdFeB的各项性能,研究者在烧结钕铁硼磁体的制备过程中添加适量的Dy、Ce、Ho等稀土元素提高其性能。随着稀土元素的开采量逐年攀升,从保护资源和环境的角度出发,如何能够既节省贵重稀土的使用量,又提高钕铁硼磁体的磁性能与耐蚀性,成为了当前众多研究者关注的课题。目前,添加纳米粉改变晶界相是一种有效的提高烧结NdFeB磁体性能的方法之一。为了提高烧结钕铁硼磁体的磁性能和抗腐蚀性能,通过双合金法制备了磁体(PrNd)DyBCoCuFe+x%Ho(添加Ho纳米粉的质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%)。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、粒度分布仪、维氏硬度仪、FE-2100H永磁特性自动测量仪、电化学工作站对烧结磁体的形貌、微观结构及成分、粉体的粒径、硬度、磁性能、耐腐蚀性进行了分析。结果表明:随着Ho元素质量分数的增加,磁体矫顽力增幅变大;剩磁和最大磁能积降幅渐快,从0.6%到0.8%下降幅度最大。当添加量为0.6%Ho时,其综合性能达到最佳,矫顽力达到13.92kOe,提升了5.8%(相对没加Ho的磁体),剩磁和最大磁能积分别下降为0.3%和0.2%;I(006)/I(105)比值为1.45;磁体硬度增强为599.58HV,提升了8.2%;磁体密度提高了1.6%,达到7.61g/cm。表明磁性能的提高与晶界的微观结构和磁体密度的改变密切相关。添加量为0.6%Ho的钕铁硼磁瓦的扭矩是原电机上的铁氧体磁瓦的9.5倍,比不添加Ho磁瓦的扭矩升高5.3%。采用电化学工作站和加速腐蚀试验对烧结NdFeB磁体的抗腐蚀性能进行检测,动电位极化曲线分别在3.5%NaCl和0.005%HSO溶液中测得。当添加量为0.6%Ho时,自腐蚀电流到达最小,在3.5%NaCl溶液中为0.327μA/cm;在0.005%HSO溶液中为0.452μA/cm,提升了近一个数量级。在湿热环境中腐蚀96h后,添加0和0.6%Ho的磁体的质量损失分别为41.3mg/cm和2.6mg/cm,两者相差十几倍,表明晶界添加Ho纳米粉能够提高磁体的抗腐蚀性能。