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纳米复合磁体的界面结构、交换耦合和反磁化的研究进展

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功能材料 2016年第2期47卷 2024-2030,2035页

作者：李柱柏张雪峰李永峰刘艳丽赵倩内蒙古科技大学白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古科技大学数理与生物工程学院内蒙古包头014010

纳米复合磁体的磁能积能得到大幅度提高,前提是晶粒之间存在良好的交换耦合作用,而交换耦合作用与软、硬磁相之间的界面密切相关。对Nd_2Fe_(14)B、Sm-Co、FePt基纳米复合磁体界面交换耦合和反磁化的研究展开论述。在不同的条件下,界面... 详细信息

纳米复合磁体的磁能积能得到大幅度提高,前提是晶粒之间存在良好的交换耦合作用,而交换耦合作用与软、硬磁相之间的界面密切相关。对Nd_2Fe_(14)B、Sm-Co、FePt基纳米复合磁体界面交换耦合和反磁化的研究展开论述。在不同的条件下,界面结构的匹配性、界面原子扩散、晶间的非晶相、界面非磁性层、界面晶格弛豫等可能有利于改善界面的结构、增强交换耦合作用,进而对反磁化过程产生影响。反磁化的不可逆过程主要发生在硬磁相内,但与软、硬磁相界面特性密切相关。不可逆反磁化在一定程度上决定了磁体的矫顽力,它可通过改善界面结构进行调控。本文旨在对纳米复合磁体界面的作用深入理解并期望能对磁体磁性能的优化提供参考。

关键词：纳米复合磁体界面结构交换耦合原子扩散反磁化

热变形温度对SmCo/FeCo纳米复合磁体磁性能的影响

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河南科技大学学报（自然科学版） 2022年第1期43卷 7-12,M0002,M0003页

作者：李孝森安士忠贺建吕贵红李武会任凤章河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 河南科技大学有色金属材料与先进加工技术省部共建协同创新中心河南洛阳471023 河南科技大学河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023 中国计量科学研究院磁性测量实验室北京100029

采用热变形技术,制备了SmCo/FeCo纳米复合磁体,研究了热变形温度对磁体磁性能的影响规律。通过X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了磁体的相组成和微观结构。研究结果表明:随着热变形温度从600℃升高到1000℃,Sm... 详细信息

采用热变形技术,制备了SmCo/FeCo纳米复合磁体,研究了热变形温度对磁体磁性能的影响规律。通过X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了磁体的相组成和微观结构。研究结果表明:随着热变形温度从600℃升高到1000℃,Sm_(2)Co_(17)硬磁相的含量不断增加,FeCo软磁相的含量不断减少,SmCo/FeCo纳米复合磁体的矫顽力从1.54 kOe提升到5.04 kOe;饱和磁化强度先增加后降低,剩余磁化强度呈“先升高、后降低、再升高”的趋势。相对于含有部分非晶相的600℃热变形磁体,700℃热变形磁体的晶化程度更高,饱和磁化强度和剩余磁化强度在700℃达到最大值。

关键词：热变形温度 SmCo/FeCo 纳米复合磁体相组成磁性能

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纳米复合磁体

金属功能材料 2009年第5期16卷 26-26页

α—Fe是具有极高饱和磁化强度的软磁相，而Nd2Fe14B则是具有高度结晶磁各向异性的硬磁相，这两相以纳米尺寸周期性组合成一体的复合材料即称之为纳米复合磁体。这种软磁相与硬磁相通过交换耦合作用而形成具有很高饱和磁化强度和矫顽力... 详细信息

α—Fe是具有极高饱和磁化强度的软磁相，而Nd2Fe14B则是具有高度结晶磁各向异性的硬磁相，这两相以纳米尺寸周期性组合成一体的复合材料即称之为纳米复合磁体。这种软磁相与硬磁相通过交换耦合作用而形成具有很高饱和磁化强度和矫顽力的单一相，在理论上可得到前所未有的高磁能积。例如由软磁相Fe45Co35与硬磁相Sm2Fe13N3所组成的纳米复合磁体，

关键词：纳米复合磁体 Nd2Fe14B 高饱和磁化强度交换耦合作用磁各向异性软磁相复合材料纳米尺寸

热轧变形Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体微结构和磁性能演变

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热轧变形Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体微结构和磁性能演变

作者：郑岩燕山大学

学位级别：硕士

对于NdFeB基纳米复合永磁体而言,不仅拥有着非常高的理论磁能积,而且大大减少稀土元素的使用,因此引起了广泛的研究,但是现有工艺制备的磁体与理论预测的磁体性能之间有很大的差异,其主要原因是很难在软相含量大于20%的情况下获得硬磁... 详细信息

对于NdFeB基纳米复合永磁体而言,不仅拥有着非常高的理论磁能积,而且大大减少稀土元素的使用,因此引起了广泛的研究,但是现有工艺制备的磁体与理论预测的磁体性能之间有很大的差异,其主要原因是很难在软相含量大于20%的情况下获得硬磁相织构,基于此研究背景,本文在不同温度下对块体前驱物进行热轧变形实验,该方法获得的磁体的磁能积明显高于前驱物相同时使用真空退火工艺和高压热处理工艺制造的磁体。对热轧变形方法获得的磁体取得高性能的机理进行分析,具体内容如下:首先使用真空退火工艺,在温度为450℃到730℃时对前驱物进行退火处理,揭示了前驱物的相变过程:在450℃时,前驱物由非晶开始转变为α-Fe相+NdFe相;570℃时,NdFeB相开始出现,相组成为α-Fe相+NdFeB相+NdFe相;730℃时,NdFe相消失,相组成为α-Fe相+NdFeB相。随后将热轧变形性能最好的磁体和高压热处理的磁体进行对比研究,热轧磁体为各向异性磁体,磁各向异性比值为1.64,且具有(00L)晶体学织构,(004)和(220)晶面的峰强比是221%,高压磁体为各向同性磁体,(004)和(220)晶面的峰强比为105%,硬磁相取向要明显弱于热轧磁体;热轧磁体中只含有α-Fe相和NdFeB相,相含量分别为32.8%和67.2%,高压热处理磁体中含有α-Fe相、NdFeB相以及NdFe相和NdFe相等非磁性相,相含量分别为31.3%、47.9%、8.3%、10.7%;热轧变形磁体获得最大磁能积为21.9 MGOe,比高压热处理磁体的13.8 MGOe高约59%,矫顽力为5.3 k Oe,比高压磁体的4.2 k Oe高约26%,剩磁为10.6 k G,比高压磁体的10.2 k G高约3%。本文分析了热轧变形工艺取得高性能的原因有两点:首先热轧变形能够实现非晶合金的高应力和大应变的热塑性变形,从而促进硬磁相纳米晶晶粒的取向生长;其次,热轧变形是一个快速的变形过程,可以跳过NdFe相和NdFe相等非磁性相的形成区间,去除杂质相的干扰,使得软硬两相交换耦合作用良好。

关键词： Nd2Fe14B/α-Fe 纳米复合磁体热轧变形高压热处理

(Nd0.4Pr0.6)9Fe85-xTaxB6纳米复合磁体微结构与磁性能研究

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(Nd0.4Pr0.6)9Fe85-xTaxB6纳米复合磁体微结构与磁性能研究

作者：单伟康燕山大学

学位级别：硕士

Nd2Fe14B基纳米复合永磁材料因其在低稀土元素用量的前提下具有超高的理论磁能积而受到国内外学者的广泛关注。然而,由于实际制备磁体的微结构不能满足理论模型的要求,从而导致诸如磁能积、矫顽力等磁学参量的值远低于其理论极限。因此... 详细信息

Nd2Fe14B基纳米复合永磁材料因其在低稀土元素用量的前提下具有超高的理论磁能积而受到国内外学者的广泛关注。然而,由于实际制备磁体的微结构不能满足理论模型的要求,从而导致诸如磁能积、矫顽力等磁学参量的值远低于其理论极限。因此,如何进一步调控其微结构,从而制备出具有优异综合磁性能的纳米复合磁体已成为人们所普遍关心的话题。基于上述研究背景,本论文采用熔体快淬技术,系统研究了 Ta元素添加对(Nd,Pr)2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁体的微结构、磁性能及矫顽力机制的影响,以期对具有高矫顽力、高磁能积和较好热稳定的纳米复合永磁体的制备提供一些参考,具体的研究分析如下。采用熔体快淬技术制备(Nd0.4Pr0.6)9Fe85-xTaxB6(0≤x ≤ 2)纳米复合永磁体,探究了 Ta元素含量对复合磁体微结构和室温及高温磁性能的影响。研究发现,Ta元素能抑制α-Fe软磁性相的形成,促进2:14:1硬磁性相的增加。当x从0增至2,α-Fe的体积分数从26.2%减少至17.5%,2:14:1的体积分数从73.4%增至82.5%。Ta元素能够细化软、硬磁性相的晶粒尺寸。x=2时,软、硬磁性相的晶粒尺寸分别为12.3 nm 和 17.4 nm,其明显小于 x=0 时的 dα-Fe=22 nm 和 d2:14:1=34.3 nm。随着 Ta 含量的增加,矫顽力单调递增,其值从x=0时的6.1 kOe增至x=2时的10.4 kOe,增幅高达70%;而剩磁在x=0.5时略有增加,此后随Ta含量的进一步增加而减小;因此,在x=1时获得最佳磁性能,Hci=7.5 kOe,(BH)max=23.4 MGOe。Ta元素的添加能够增强磁体的热稳定性,在27-175℃的温度范围内,磁体的矫顽力温度系数从x=0 时的-0.350%℃-1 提高至 x=2 时的-0.329%℃-1。通过测试初始磁化曲线、小磁滞环曲线和Henkel曲线,探究了熔体快淬技术制备的三种不同成分的(Nd0.4Pr0.6)9Fe85-xTaxB6(x=0,1,2)纳米复合永磁体的矫顽力机制,结果表明,三种成分磁体的矫顽力机制均为钉扎机制,但却与理想的钉扎模型有着一定的区别,其为不均匀的畴壁钉扎机制。Ta元素的添加有利于钉扎场的增强,复合磁体矫顽力的大小由磁体的钉扎场决定。

关键词：纳米复合磁体 Ta元素微结构磁性能矫顽力机制

轧制强变形制备SmCo/FeCo纳米复合磁体的微结构和磁性能的研究

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轧制强变形制备SmCo/FeCo纳米复合磁体的微结构和磁性能的研究

作者：冯云云燕山大学

学位级别：硕士

纳米复合磁性材料是由纳米级别的软磁相和硬磁相组成的新型磁体,其理论磁能积远远大于单相磁体。研究表明:高性能的纳米复合块体要求具备高的软相含量、小的晶粒尺寸(20%),硬磁相就很难形成较强的织构。因此,一种可以获得强织构、高性... 详细信息

纳米复合磁性材料是由纳米级别的软磁相和硬磁相组成的新型磁体,其理论磁能积远远大于单相磁体。研究表明:高性能的纳米复合块体要求具备高的软相含量、小的晶粒尺寸(纳米复合块体的技术有很多,但是大部分的制备技术,在纳米尺寸下一旦软相含量较高(>20%),硬磁相就很难形成较强的织构。因此,一种可以获得强织构、高性能的纳米复合磁体的制备技术是我们孜孜以求的。本论文的研究提供了一种制备SmCo系纳米复合块体的新方法,即轧制变形技术。主要内容如下:首先,对永磁材料的发展历程进行简要介绍,并详细地介绍了纳米复合永磁材料及SmCo基永磁材料的制备技术和性能、结构测试技术。然后,我们使用高能球磨技术制备三种不同成分的非晶前驱物,并进行不同温度下的热轧实验,进而对热轧磁体的微结构和磁性能进行研究。最后,我们使用热轧和高压热处理两种方法制备SmCo/FeCo纳米复合磁体,并对两种方法制备磁体的磁性能和微结构进行研究。发现利用热轧变形方法成功制备出具有细小的晶粒尺寸(10 nm)、硬磁相SmCo沿着易磁化轴方向取向生长和宏观上大尺寸的SmCo/Fe(Co)纳米复合块体,获得了21 MGOe的磁能积,并详细分析了热轧磁体取得高性能的原因。

关键词：纳米复合磁体 SmCo/Fe(Co) 热轧块体织构

Cu、Nb添加对Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体结构和性能的影响

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Cu、Nb添加对Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合磁体结构和性能的影响

作者：臧雪艳燕山大学

学位级别：硕士

永磁体是现代科学技术发展中不可或缺的零部件,降低稀土用量制备纳米晶复合永磁体是合理利用稀土资源,提高稀土永磁材料性价比的一个重要途径。由于纳米复合磁性材料远高于单相的理论磁能积,其发展将会备受关注。但是,由于实际制备的磁... 详细信息

永磁体是现代科学技术发展中不可或缺的零部件,降低稀土用量制备纳米晶复合永磁体是合理利用稀土资源,提高稀土永磁材料性价比的一个重要途径。由于纳米复合磁性材料远高于单相的理论磁能积,其发展将会备受关注。但是,由于实际制备的磁体的微结构达不到理论模型的要求,导致实际获得的最大磁能积远低于理论值。对于纳米复合磁体来说,通常采用非晶晶化法来制备,但晶化过程中产生复杂的相变,最终会对材料的组织结构产生影响。目前纳米复合材料面临较多问题,主要有硬磁相织构的形成困难、软磁相晶粒尺寸的不易控制和矫顽力较低的情况,本文以PrFeB/α-Fe纳米复合磁体为研究对象,结合熔体快淬和热退火的方式研究了Cu、Nb元素的添加对PrFeB/α-Fe纳米复合磁体微结构和磁性能的影响,期望通过合金元素的添加能找到合适的相组成,优化微结构,从而提高磁性能。分别研究了合金元素Cu和CuNb复合添加对磁体结构和性能的影响,研究表明Cu元素可以优化磁性能,提高软磁相α-Fe的含量,并在一定程度上细化晶粒,但幅度有限。在Cu元素添加的基础上复合添加CuNb发现,CuNb元素能够明显细化晶粒尺寸,提高矫顽力,PrFeCuNbB(0≤x≤3)合金中随x从0到3,α-Fe的晶粒尺寸从35 nm减小到20 nm,矫顽力从4.1 kOe增加到8.9 kOe。Nb含量在一定范围内可提高磁性能,当x≥2时,磁性能开始下降,最终成分为PrFeCuNbB的合金在750℃退火,获得了最佳磁性能:(BH)=12.1 MGOe,H=4.7 kOe,B=15.0 kG。采用熔体快淬和非晶退火的方式制备PrFeB/α-Fe系列纳米复合永磁材料,并结合DSC差示扫描量热分析,研究了PrFeB、PrFeCuB、PrFeCuNbB合金的晶化过程。从相变过程看Cu元素促进了亚稳相PrFeB的生成,CuNb复合添加后抑制了PrFeB相,但促进了PrFe的生成,并且CuNb的复合添加出现了α-Fe的二次析出。动力学计算表明Cu元素降低了α-Fe的表观晶化激活能,有利于α-Fe的析出,CuNb复合添加后使α-Fe的表观晶化激活能变大,说明Nb使得α-Fe的析出更加困难。

关键词： Cu元素 Nb元素纳米复合磁体结构磁性能

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纳米复合磁体

金属功能材料 2000年第2期7卷 37-37页

作者：光明

纳米复合磁体也称交换弹簧磁体,是利用交换相互作用使得具有高磁化强度的铁磁性相(α)与具有大结晶磁各向异性的硬磁性相(β)耦合,从而获得α的磁化不易受外界磁场影响而反转,具有高磁化强度并且矫顽力也很高的新型磁体.

关键词：纳米复合磁体最大磁能积磁化强度

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纳米复合磁体磁化过程的计算机研究

金属学报 1998年第4期34卷 423-430页

作者：初业隆熊良钺孙校开中国科学院金属研究所沈阳110015

对Nd2Fe14B／α－Fe纳米复合磁体单个粉末颗粒的磁化过程进行了计算机模拟.在不同条件下得到三种磁滞回线，即：Stoner—Wohlfarth型、细腰型和具有良好矩形度的磁滞回线.并且研究了约化剩磁、内禀矫顽力和最大磁能积随晶粒尺寸a和软磁... 详细信息

对Nd2Fe14B／α－Fe纳米复合磁体单个粉末颗粒的磁化过程进行了计算机模拟.在不同条件下得到三种磁滞回线，即：Stoner—Wohlfarth型、细腰型和具有良好矩形度的磁滞回线.并且研究了约化剩磁、内禀矫顽力和最大磁能积随晶粒尺寸a和软磁相含量fm的变化.结果表明，对fm=40％的模型复合磁体．a=25nm时最大磁能积达到最大（BH）max=375kJ／m3，比纯Nd—Fe—B模型磁体的（BH）max=264kJ／m3有明显提高.

关键词：纳米复合磁体交换相互作用计算机模拟