Effect of Al and Al/Mo addition on microstructure and magnetic properties of sintered Nd22Fe71B7 magnets

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｗｅｌｌｋｎｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒｍｉ ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｎｔｅｒｅｄＮｄ Ｆｅ Ｂｍａｇｎｅｔｓｐｌａｙｓａｋｅｙｒｏｌｅｉｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｈｅｉｒｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ[1,2 ].Ｅａｒｌｉｅｒｓｔｕｄｉｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｃｏｍ ｐｏｓｅｄｏｆａＮｄ ｒｉｃｈｐｈａｓｅａｎｄａｓｍａｌｌａｍｏｕｎｔｏｆＢ ｒｉｃｈｐｈａｓｅ[3].Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎ…     

烧结NdFeB磁体热压变形后富Nd相的显微组织

采用热压变形法对NdFeB磁体晶间富Nd相的显微组织进行了研究,实验结果表明,NdFeB磁体经真空热压变形后,富Nd相不再平均地分布在磁体晶间,而是聚集成团块状或从磁体边缘渗出,显微组织分析表明,富Nd相主要是由α-Dd和Nd2Fe17两相组成,与Nd-Fe合金的共晶组织成分接近,对于晶间添加Al元素的磁体,Al溶入晶间形成Nd2Fe15Al2相弥散地分布在晶界上,这有益于磁体矫顽力的提高;对于晶间添加Cu元素的磁体,晶间没有发现有新相产生。     

烧结(Nd,Tb)-Fe-B磁体的元素扩散、反磁化和矫顽力

采用双合金法将两种粉末混合制备烧结永磁体可提高磁体磁性能;但在烧结过程中两种粉末之间存在元素扩散,元素扩散对磁性能的影响程度需要进一步研究。本文将Nd13Fe81B6和TbHx粉末混合制备烧结磁体,Nd13Fe81B6磁体矫顽力为4.5 kOe。当TbHx混合量为3 wt.%,烧结磁体的矫顽力增加至20.0 kOe。通过热激活研究认为,磁畴壁的形核是反磁化需要经过的过程。由于热力学的原因Tb元素更容易扩散进入Nd2Fe14B主相而不是富集在晶间富稀土相。Tb元素进入主相替代Nd可形成具有更高各向异性场的(Nd,Tb)-Fe-B表层,在反磁化过程中晶粒表层磁畴壁的形核场会增加,因此矫顽力增加程度显著。但是,TbHx混合量超过5 wt.%,矫顽力增加幅度降低。对于TbHx混合量7 wt.%的磁体,元素分布显示在主相晶粒内部贫Tb区域明显增少,证实在烧结过程中更多Tb原子从晶粒表层扩散入晶粒内部,这样晶粒表层反磁化形核场的提高程度会减弱,因而磁体矫顽力增加幅度降低。本研究说明要提高双合金Nd-Fe-B磁体磁性能需进一步控制元素扩散并优化磁体的元素分布。     

High-coercivity ultrafine-grained anisotropic Nd–Fe–B magnets processed by hot deformation and the Nd–Cu grain boundary diffusion process

The grain boundary diffusion process using an Nd₇₀Cu₃₀ eutectic alloy has been applied to hot-deformed anisotropic Nd–Fe–B magnets, resulting in a substantial enhancement of coercivity, from 1.5 T to 2.3 T, at the expense of remanence. Scanning electron microscopy showed that the areal fraction of an Nd-rich intergranular phase increased from 10% to 37%. The intergranular phase of the hot-deformed magnet initially contained ～55 at.% ferromagnetic element, while it diminished to an undetectable level after the process. Microscale eutectic solidification of Nd/NdCu as well as a fine lamellae structure of Nd₇₀(Co,Cu)₃₀/Nd were observed in the intergranular phase. Micromagnetic simulations indicated that the reduction of the magnetization in the intergranular phases leads to the enhancement of coercivity in agreement with the experimental observation.     

Effect of Doping of Ti and C on Crystallization and Magnetic Properties of NdPrFeB Thick Melt-Spun Ribbons

系统研究了添加Ti和C对NdPrFeB合金厚带晶化过程及磁性能的影响。结果表明,Ti的添加可以抑制合金中(Nd,Pr)2Fe23B3亚稳相的生成并细化晶粒从而极大地提高矫顽力;而同时添加Ti和C,随着C含量的增加,矫顽力逐渐降低而剩磁升高。最佳热处理后(Nd0.4Pr0.6)9Fe72Ti4B11C4合金的磁性能达到Jr为0.88T,Hcj为618kA/m,(BH)max为109.8kJ/m3。     

热扩渗DyZn合金膜层对烧结钕铁硼磁性能与耐热性能的影响

采用直流磁控溅射的方法,在烧结NdFeB磁体表面制备了DyZn薄膜,研究了热扩渗处理磁体前后的磁性能、温度稳定性及微观组织结构变化。结果表明,晶界扩散渗DyZn处理后,磁体在保持剩磁基本不降低的情况下,矫顽力大幅度提升,矫顽力从原来的963.68 kA/m提高到1544.60 kA/m,增幅达63.31%。晶界扩散处理可以改善磁体的温度稳定性,在293~453 K范围内,剩磁温度系数基本不变,而矫顽力温度系数由–0.5533%/K降低为–0.4885%/K。通过对样品微观组织结构观察发现,Dy元素沿着晶界液相扩散,主要富集在晶界相和晶粒外延层处,晶界相结构与成分的优化、及晶界和晶粒之间(Nd,Dy)_2Fe_(14)B过渡层的形成是矫顽力大幅度提升的主要原因。     

Ti添加对快淬Pr基永磁合金磁性能与显微结构的影响

采用快淬法制备了Pr基(Nd,Pr)10.5Fe81.5-xTixCo2B6(x=0.0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0)系列粘结磁体,研究了添加Ti元素对快淬合金显微结构和磁性能的影响。Ti元素能有效细化合金的晶粒,添加3at%Ti的合金,晶粒细化到约70nm,且大小均匀;添加量超过3at%,晶粒进一步细化,但均匀性变差。含Ti3at%的(Nd,Pr)10.5Fe78.5Ti3Co2B6合金,粘结磁体磁性能达到最佳值,Br=0.655T,Hci=681kA/m,(BH)m=68kJ/m3。Ti元素低于3at%,合金晶粒粗大,磁性能较低;超过3at%后,富Ti的晶间相加厚,晶粒间的交换作用和剩磁增强效应减弱,且晶粒大小不均匀,合金的内禀矫顽力虽然增加,但剩磁Br和最大磁能积(BH)m降低。     

利用共伴生混合稀土制备RE-Fe-B永磁材料

利用白云鄂博共伴生混合稀土(MM)制备了成分为(Pr Nd)14-x MMx Fe80.4B5.6的稀土永磁材料,MM替代30%Pr Nd合金,磁体磁能积为238.08 k J/m3,剩磁为1.18 T,矫顽力726.75 k A/m,发现La、Ce元素以氧化物的形式分布在富稀土相中,主相中存在(Nd Ce)2Fe14B固溶体,相比单独添加La、Ce的磁体,获得相同的磁性能时,(Pr Nd)14-x MMx Fe80.4B5.6磁体的La含量较高,磁体中混合稀土La、Ce、Pr、Nd的协同作用促进了MM的高效利用。利用高场动态磁畴显微镜观察了磁体的畴结构动态变化,磁体内部出现大量的穿晶畴,穿晶畴的畴壁可穿过晶界,磁化过程中磁畴扩展容易。     

HDDR各向异性NdFeB矫顽力机理的研究

研究了HDDR各向异性NdFeB永磁材料的矫顽力机理。通过对材料磁化过程的研究以及对其显微组织结构的观察分析，发现其矫顽力机制起源于畴壁挣脱主相Nd2Fe14B晶粒边界以及晶粒团边界富钕相的钉扎机制，其中富钕相对材料畴壁的钉扎是决定其矫顽力的关键因素。通过理论计算，其结果与材料实际的矫顽力十分接近。此外，还进行了验证性实验并提出了改善材料矫顽力的途径。     

Magnetic properties of Nd_2Fe_(14)B/α-Fe nanocomposite magnets with yttrium addition

The phase evolution and magnetic properties of Nd9?xYxFe72Ti2Zr2B15 (x = 0,0.5,1,and 2) melt-spun nanocomposite ribbons were studied.It is found that Y addition not only enhances the formability of amorphous phase in the alloy,but also stabilizes the amorphous phase during the annealing treatment.The appropriate content of Y addition effectively enhances the remanence (Jr) of the annealed sample.The residual amorphous intergranular phase in the annealed sample optimizes the squareness of the loop,resulting in an larger maximum energy product (BH)max.The best magnetic properties,Jr = 0.78 T,Hci (coercivity) = 923.4 kA/m,and (BH)max = 98.5 kJ/m3,were obtained from the Nd8YFe72Ti2Zr2B15 ribbon spun at Vs = 4 m/s and annealed at 700°C for 10 min,which is composed of Nd2Fe14B,α-Fe,and amorphous phase.     

AlN纳米粉晶界添加对烧结Nd-Fe-B磁体耐腐蚀性能的影响

研究AlN纳米粉的晶界添加对烧结钕铁硼磁体显微结构、耐腐蚀性能及磁性能的影响。结果表明,AlN纳米粉的晶界添加可以有效提高磁体的耐腐蚀性能,当添加量为0.1%(质量分数)时,耐腐蚀性能最佳。同时,其添加也可以提高磁体的矫顽力。显微组织观察表明,纳米AlN的晶界添加有效细化了磁体主相的晶粒,这是耐腐蚀性能和矫顽力同时提高的主要原因     

添加Dy烧结NdFeB磁体的研究进展

介绍了添加Dy烧结NdFeB磁体的制备方法,包括单相合金粉末烧结法、双相合金粉末烧结法和晶界扩散法,并总结了Dy元素对烧结NdFeB磁体显微结构和磁性能的影响。添加Dy能细化磁体晶粒,并且在Nd2Fe14B晶粒周围形成富稀土层,从而显著提高磁体的矫顽力性能。     

放电等离子烧结-热变形各向异性Nd-Fe-B磁体的微观组织及磁性能

采用放电等离子烧结及后续热变形技术制备各向异性Nd-Fe-B磁体,研究烧结温度对放电等离子烧结Nd-Fe-B磁体微观组织和磁性能的影响。随着烧结温度在650~900°C范围内的升高,烧结态Nd-Fe-B磁体的剩磁、内禀矫顽力及最大磁能积呈现先升后降的趋势。在800°C下烧结所获得磁体的磁性能最佳。随后,对800°C烧结后具有最佳磁性能的磁体采用放电等离子烧结技术进行后续热变形处理。与初始吸氢-歧化-脱氢-再复合粉末和烧结态磁体相比,热变形磁体拥有更显著的各向异性和更好的磁性能。当热变形温度为800°C且压缩比为50%时,热变形磁体中的Nd2Fe14B晶粒呈扁平片状且不发生异常长大;磁体沿热压方向具有最佳的磁性能：Br、Hcj和（BH）max分别为1.16 T、449 k A/m和178 k J/m3。     

快淬速度对纳米晶复合Nd8.5Fe77.7Nb2Co5Ga0.6B6.2粘结永磁体温度系数的影响

采用熔体快淬法及真空退火工艺制备了不同淬速的Nd8.5Fe77.7Nb2Co5Ga0.6B6.2粘结磁体,研究了不同淬速下磁体的磁性能及温度系数。结果表明,适当的快淬速度有利于合金退火后的晶粒细化,有效地改善了退火后软、硬磁相间的交换耦合作用。快淬速度对磁体的温度系数有显著的影响,矫顽力温度系数β随着淬速的增加而逐渐降低;随着淬速的增加,剩磁温度系数α先降低后升高,这可能与合金中软、硬磁相间的交换耦合作用的变化有密切的关系。     

雾化喷涂沉积对晶界扩散Nd-Fe-B磁性能和微观结构的影响

提出了一种新的雾化喷涂沉积（SCD）方法,在Nd-Fe-B磁体表面均匀沉积TbF₃粉末,同时通过晶界扩散过程（GBDP）将Tb元素引入到磁体中。用这种方法（SCD+GBDP）处理厚度达5 mm的钕铁硼磁体。研究了TbF₃涂层增重比、扩散时间和扩散温度对烧结磁体组织和磁性能的影响。样品扩散温度和时间为940 ℃和10 h,退火温度和时间为480 ℃和5 h。TbF₃增重比（w）从0%增加到0.8%时,磁体的矫顽力从1201 kA/m 提高到1930 kA/m,剩磁下降约0.01 T。研究发现,随着TbF₃增重比的增加,磁体的矫顽力先增大后减小。SEM结果表明,在Nd₂Fe₁₄B晶粒边界区域,Tb取代Nd形成(Nd, Tb)₂Fe₁₄B核壳相。晶界相和核壳相中较高的磁晶各向异性对矫顽力的增强有积极的促进作用。核壳相的分布和浓度对矫顽力有密切的影响。当TbF₃增重比大于2.4%时,靠近磁体表面区域的晶界扩散明显增强。元素的SEM图像显示,进入磁体的Tb越多,晶核内的Tb浓度就越高。此外,大量Nd-F/Nd-O-F相的形成导致晶界相不像w=0.8% 时的样品那样连续,这可能是导致矫顽力下降的主要原因。     

Dy元素对纳米复合(Nd,Pr)_(10.5-x)Dy_xFe_(83.5)B_6合金磁性能与显微结构的影响（英文）EI北大核心CSCD

采用快淬法制备了镨基(Nd,Pr)10.5-x Dyx Fe83.5B6(x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5)系列粘结磁体,研究了Dy元素添加对快淬合金显微组织结构、磁性能及快淬薄带热稳定性的影响。与Nd2Fe14B相比,硬磁相Dy2Fe14B具有较高的磁晶各向异性场HA和较低的饱和磁极化强度Js,因此,Dy元素添加能显著提高合金的内禀矫顽力Hcj,但会降低合金的剩磁Br。Dy元素替代Nd/Pr元素,增强了快淬薄带的热稳定性,提高了晶化退火温度。较高的晶化退火温度,使快淬薄带中已经形成的微晶更容易长大,形成一些粗大晶粒,降低了粘结磁体的磁性能。1.0%是较佳的Dy元素添加量,(Nd,Pr)9.5Dy1Fe83.5B6合金快淬粘结磁体的最大磁能积(BH)max为71.6 k J/m3,剩磁Br为0.638 T,内禀矫顽力Hcj为611 k A/m。     

Nb含量对NdFeB合金HDDR工艺及显微组织的影响

探讨了Ｎｄ含量对纯三元ＮｄＦｅＢ合金氢化／歧化／脱氢／重组（ＨＤＤＲ）工艺以及其显微组织变化的影响。结果表明：Ｎｄ含量的增加促进了ＨＤＤＲ工艺过程加快、最佳工艺处理温度降低,并使其显微组织中晶粒尺寸的不均匀性增大。     

钛掺杂无氢类金刚石薄膜疏水性能研究

利用X射线衍射分析（XRD）和BH测试仪分别研究了元素Tb、Zr的添加对HD法制备NdFeB永磁体的微结构及磁性能的影响规律。微结构研究表明,元素Tb、Zr添加前后的磁体都主要由四方相Nd2Fe14B（P42/mnm）和微量的富Nd相构成;但Tb和Zr的添加明显改变了永磁体的取向特性和磁性能;采用HORTA法计算表明,Tb和Zr的添加虽然都使永磁体的（004）、（006）、（008）极密度因子减小,但是室温下磁性能测试表明,Zr的添加降低了磁体的矫顽力,而Tb添加后永磁体的矫顽力有了明显的提升,从2038 kA/m提升到2302 kA/m;Kronmüller-Plot关系曲线表明,3种合金的矫顽力机理均为磁畴成核反转机制。     

添加元素对稀土粘结磁体退磁曲线方形度的影响

采用快淬法制备镨基(Nd,Pr)10.5(Fe,Co)83.5-xMxB6(M=Zr,Nb,Ti)系列粘结磁体,研究添加Zr、Nb和Ti等元素对快淬合金显微结构和磁性能的影响.(Nd,Pr)10.5(Fe,Co)83.5B6合金中适量添加Zr、Nb和Ti元素能有效细化合金晶粒,获得细小、均匀的晶粒,平均晶粒尺寸为50～70 nm.添加Zr、Nb和Ti元素的粘结磁体,由于晶粒细化和非磁性相对磁畴畴壁钉扎的共同作用,Hk/Hcj值大幅度增加,退磁曲线方形度得到明显改善,磁性能也显著提高.在Zr、Nb和Ti3种元素中,Zr对细化晶粒和提高磁性能的效果最好.含1％Zr(原子分数)的(Nd,Pr)10.5(Fe,Co)82.5Zr1B6合金薄带晶粒细小、均匀,平均尺寸约为60 nm,其粘结磁体退磁曲线方形度最好,Hk/Hcj值达到了39.9％,剩磁Br为0.675 T,内禀矫顽力Hci为616 kA/m,最大磁能积(BH)m为77 kJ/m3.     

放电等离子烧结-热变形技术制备NdFeB永磁材料

采用放电等离子烧结(SPS)方法烧结HDDRNdFeB粉末,研究烧结温度对制备NdFeB永磁材料密度和磁性能的影响。随着烧结温度在650～900℃范围内升高,剩磁、内禀矫顽力及最大磁能积均呈现先升后降的趋势。800℃烧结所获得磁体的磁性能最佳:Br=0.78T,Hcj=577kA/m,(BH)max=78kJ/m3,其致密度达到了99%。微观组织、XRD图谱及磁性能均表明800℃烧结的磁体出现了一定程度的各向异性。900℃烧结时,晶粒长大明显。进而选择具有最佳磁性能的磁体在800℃进行热变形(HD)处理,制备出各向异性磁体。热变形制备的磁体中,大部分晶粒为扁平片状且c轴取向与热压方向一致;少量异常长大晶粒会使细小Nd2Fe14B晶粒的c轴偏离压力方向。各向异性磁体沿c轴的磁性能为:Br=1.09T,Hcj=384kA/m,(BH)max=114kJ/m3。