锰基及锶铁氧体无稀土永磁制备及性能研究

作     者：常向鹏 

作者单位：重庆科技学院 

学位级别：硕士

导师姓名：马毅龙;王东哲

授予年度：2023年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：MnAl MnBi SrFe12O19 磁性材料 磁性能 

摘      要：永磁材料是现代社会发展必不可少的一部分,其中以Mn基及锶铁氧体为代表的永磁材料凭借其优异的磁性能及良好的发展前景,成为目前研究中的重点。作为无稀土永磁材料的重要组成,通过调整制备工艺及方法对其性能进行分析、研究,探究其性能变化规律及机制,对其在工业生产中的应用有重要意义;基于此,本论文主要对Mn Al、Mn Bi及Sr FeO永磁的制备及性能进行了深入研究,研究内容主要分为以下几个方面:(1)通过电弧熔炼及热处理制备了高τ相含量的Mn Al C合金铸锭,通过磁性能测试发现其饱和磁化强度M值达到了72.7 emu/g;分别使用正庚烷、正庚烷和油酸作为研磨介质对Mn Al C磁粉进行研磨,研磨过程中磁性相有一定的分解,但其矫顽力随着研磨时间的增加呈上升趋势,在正庚烷溶液中研磨20 h后磁粉的矫顽力H为3665 Oe,对比在正庚烷和在正庚烷、油酸溶液混合溶液中研磨磁粉的磁性能,发现油酸作为研磨介质起到了保护Mn Al C磁粉中磁性相的作用,减少了其在研磨过程中的分解;利用放电等离子烧结技术(SPS)对Mn Al C磁粉进行热压烧结,制备了致密的Mn Al C合金块体,烧结后合金块体的矫顽力H为3139 Oe,剩磁M为19.48 emu/g,这对Mn Al C块体的工业化生产及应用有重要意义。(2)通过电弧熔炼及热处理制备了高低温磁性相(LTP)含量的Mn Bi合金铸锭,经过300~°C退火10、15、20和25 h后,铸锭中的低温Mn Bi相的含量分别为58.2、83.3、84.1、86.4、89.4 wt.%;对正庚烷辅助低能球磨及取向后Mn Bi磁粉的相结构及磁性能进行研究发现,磁粉取向后(002)和(004)等(00l)特征峰的强度明显强于未取向的磁粉,表明通过正庚烷辅助低能球磨并取向可以获得具有(00l)织构结构的各向异性磁粉;此外,所有取向后的磁粉M/M比值均大于90%,其中球磨2 h后取向样品的饱和磁化强度M为55.1 emu/g,矫顽力H为14.1 k Oe,剩磁比M/M最大值为96.2%;球磨5 h后取向磁粉的矫顽力H达到了16.1 k Oe。(3)针对锶铁氧体的制备,以工厂提供的一次预烧后球磨浆料为基料,通过热处理显著提升了浆料的颗粒均匀性,粉料的性能也随着热处理温度的提升呈上升趋势,其中在1000~°C时取得最大值,M和H分别为57.16 emu/g和5715 Oe,对比未热处理的粉料SEM图发现,热处理过后颗粒粒径变大,这是导致粉料矫顽力提升的原因。对热处理后的粉料进行分散剂添加及取向压块烧结,取向压块烧结的磁体方形度对比粉料有较大提升,其值从0.604提升到了0.891;剩磁B随着热处理温度提升呈下降趋势,在850~°C取得最大值,为3529 Gs;而矫顽力H随温度上升呈上升趋势,在1000~°C取得最大值,达到了4975 Oe。在分散剂添加量为1.2wt.%时,晶粒呈标准的六角晶型结构,矫顽力随着分散剂添加量的增加而下降,最大值为4994 Oe;磁体的剩磁B随分散剂添加量的增加而提升,在分散剂添加量为1.2 wt.%处达到最大值,为3053 Gs。