不同相厚度下对SrFe12O19/α-Fe纳米复合双层膜的微磁学模拟

采用三维模拟软件OOMMF对铁氧体纳米复合双层膜SrFe₁₂O₁₉/α-Fe进行微磁学模拟研究。结果显示,固定硬磁相厚度分别为10、15和20 nm,逐渐增大软磁相厚度,复合材料均表现出剩磁增强效应,计算(BH)_max分别在软磁相厚度L_s=5 nm,6 nm和6 nm时取得最大值165.57,136.39和117.32 kJ/m³,是目前单相锶铁氧体的(BH)_max(40 kJ/m³)的3~4倍左右。在软磁相厚度相同的条件下,随着硬磁相厚度的增加,复合材料的剩磁、最大磁能积逐渐减小,矫顽力略有增大,最佳的(BH)_max在硬磁相厚度为10 nm时取得。磁矩反转过程随着硬磁相厚度的变化而表现出不同的特点。     

熔体温度对快淬法制备纳米晶复合Nd_(8.5)Fe_(77)Co_5Zr_3B_(6.5)合金微观结构和磁性能的影响

将Nd_(8.5)Fe_(77)Co_5Zr_3B_(6.5)(at%)合金熔化至不同温度后,以18 m/s的甩带速度快淬,对淬态条带进行了退火处理,分析了其微观结构和磁性能的变化。结果表明,熔体温度对淬态及其退火态合金的微观结构和磁性能可以产生重要影响,熔体温度为1210℃时制备的快淬条带由Nd_2Fe_(14)B相和部分非晶相组成,具有一定的硬磁性;随着快淬时熔体温度的升高,淬态条带中非晶相的质量分数逐渐增加,其磁性逐渐转变为软磁性。几种合金经退火处理后均由大量Nd_2Fe_(14)B相与少量软磁相组成,熔体温度较低的合金退火后其晶粒尺寸较小,磁性能较好。熔体温度为1210℃时制备的合金退火后磁性能最佳,内禀矫顽力Hci为559.2 kA/m,剩余磁化强度Br为0.98 T,最大磁能积(BH)_(max)为127.8 kJ/m~3。     

纳米复相永磁材料交换耦合作用的评述

对比纳米复相永磁材料一维到三维的不同交换耦合作用模型,交换耦合作用会抑制软磁相的磁化反转,不同交换耦合作用模型对矫顽力影响不同。Henkel曲线δM峰值越高表明晶粒间交换耦合作用越强,一阶翻转曲线(first order reversal curve,FORC)峰值对应交换耦合作用强弱。纳米复相永磁材料有效各向异性K_eff随晶粒尺寸减小而下降,当晶粒尺寸一定时,软磁相体积分数越高K_eff越低。为了得到最大磁能积高并且K_eff不低的纳米复相永磁材料,软磁相晶粒尺寸应在10nm左右,软磁相体积不能超过50%。     

纳米晶SmCo7合金的相稳定性、相变行为及其对磁性能的影响

以纳米晶单相SmCo7合金块体为初始原料,通过系列退火系统研究了随着晶粒长大其物相组成和显微组织的演变特征。研究发现纳米晶SmCo7相从室温至600℃都能保持很好的相稳定性(晶粒长大十分缓慢)。而且研究发现纳米晶SmCo7相的失稳分解和晶粒的突发长大会同时发生。值得注意的是分解形成的Sm2Co17相大部分是以显微孪晶的形式存在,而SmCo5相则是呈圆形均匀分布于合金中。另外通过对具有不同晶粒尺寸和物相组成的纳米晶SmCo7合金的室温磁性能细致表征,发现单相SmCo7合金都具有非常优异的磁性能。而其中平均晶粒尺寸为33nm的单相SmCo7合金具有最高矫顽力,达到1164.54kA/m;平均晶粒尺寸为29nm的单相SmCo7合金具有最高的磁能积,达到95.65kJ/m3。     

放电等离子烧结制备纳米晶双相耦合(NdDy)11.5(FeCoNb)82.4B6.1致密磁体

使用放电等离子烧结(SPS)制备致密的纳米晶交换耦合Nd_2Fe_(14)B/α-Fe永磁合金.研究烧结温度、时间、压力对合金磁性能和显微组织的影响.结果表明,随温度、压力的升高,密度增大,磁能积增加;但温度过高或时间过长,使得晶粒长大,导致矫顽力降低.在烧结压力为500 MPa,烧结温度为700 ℃保温3 min后,得到密度为7.6 g/cm~3,晶粒细小的致密块体,其磁性能为:B_r=0.81 T,H_(ci) =856 kA·m~(-1),(BH)_m =106 kJ·m~(-3),其晶粒大小约20 nm.     

Sm—Fe—N永磁体的研制

用机械合金化的方法及退火和渗氮处理,用纯Fe粉和Sm粉制备出内禀矫顽力为33.1kA/cm(41.6kOe)和磁能积为98.7kJ/m~3(12.4MGOe)的Sm—Fe—N永磁材料.用X射线衍射方法对样品制备过程中的机械合金化、晶化、渗氮过程中所形成的相进行了分析,用脉冲磁强计测量磁性实验结果发现,采用高能球磨机是机械合金化的方法制备高矫顽力永磁体的较好工具晶粒尺度为几十nm是获得高矫顽力Sm—Fe—N永磁体的重要因素,样品中存在的软磁第二相是磁滞回线中出现蜂腰形状的主要原因。     

回火处理对烧结钕铁硼永磁材料组织和磁性能的影响

探讨了回火处理对烧结Nd-Fe-B系合金显微组织和磁性能的影响.研究表明回火处理后,磁体的显微组织得到明显的改善,主相体积分数增加,晶界变得清晰,晶粒尺寸趋向均匀;颗粒状富Nd相减少,富Nd相沿晶界均匀分布,成分趋于共晶富Nd相的成分;磁体的剩磁、矫顽力和最大磁能积都得到提高,最大磁能积普遍提高20～30 kJ/m3.     

Co含量对熔体快淬Fe_(55-x)Co_xPt_(15)B_(30)合金的组织结构与磁性能的影响

研究了Co含量对熔体快淬Fe_(55-x)Co_xPt_(15)B_(30)(x=0~45,原子分数,%)合金热处理前后的组织结构和磁性能的影响。结果表明,添加Co可提高Fe_(55-x)Co_xPt_(15)B_(30)合金的非晶形成能力,使x=15~45的快淬合金形成非晶态。经适当热处理后,合金中形成了由有序面心四方结构的永磁(Fe,Co)-Pt(L1_0)相和软磁(Fe,Co)2B相及(Fe,Co)B相组成的纳米复相组织,显示出永磁性;添加Co的合金组织得到明显细化,x=15~45合金平均晶粒尺寸均约为18 nm;其中x=15合金具有最佳的永磁性能,磁能积达到94.4 k J/m3。合金的矫顽力随Co含量的增加而增大,在x=30时达到最大值413.7 k A/m后,随Co含量的进一步增加而减小;这是由于不同Co含量使L1_0相的c/a值发生变化而导致其磁晶各向异性变化的结果。     

应用开发

稀 土 磁 体 的 应 用随着稀土磁体制造方法的改进和性能的不断提高,其应用领域急剧扩大,其市场也在不断扩展。永久磁体的特性用最大磁能积(BH)max表示,(BH)max越大,得到磁通密度的磁体体积越小。相同磁通所需磁体体积为天然磁体>锶铁氧体(SrFe12O19)>钕铁硼(Nd2Fe14B)。20世纪磁体最大磁能积直到60年代后半期出现了SmCo5之后才得到大幅度提高,后来人们又开发了Sm2(Co、Fe、Cu、Zr)17磁体及Nd2Fe14B磁体,继而使磁能积又迅速提高。20世纪初的马蹄形磁体的磁能积为10kJ/m3,现在已达400kJ/m3,但用途各异。目前三种稀土磁体与…     

锶铁氧体胶态振动注模成形技术研究

通过絮凝、振动脱水工艺处理,获得固相体积分数达50%的锶铁氧体浆料,实现了高质量锶铁氧体坯体的胶态振动注模成形.分析了工艺条件对成形过程及样品质量的影响.实验表明:胶态注模成形比凝胶注模成形需要加入更多的单体与交联剂才能得到坯体强度相当的坯体;烧成后的锶铁氧体的剩余磁感应强度为420 mT,矫顽力H_(cb)为270 kA/m,最大磁能积(BH)_(max)为34 kJ/m~3.     

晶界扩散处理对磁控溅射法沉积DyMn复合薄膜的Nd-Fe-B磁体性能的影响

采用磁控溅射技术在烧结Nd-Fe-B磁体表面沉积DyMn复合薄膜,研究了不同晶界扩散工艺对磁体微观结构和磁性能的影响。研究结果表明:当采用晶界扩散条件为750℃/5 h、500℃/1 h时,磁体获得的综合磁性能最佳,其矫顽力、剩磁和最大磁能积分别为H_(ci)=1310 kA·m~(-1)、J_r=1.208 T和(BH)_(max)=259 kJ·m~(-3),相较于原始磁体,磁性能获得全面提升,其中矫顽力增幅高达34.8%。微观组织结构研究发现,晶界扩散后富稀土相分布变化所导致的退磁场减小和Dy、Mn元素在主相晶粒外延层分布所引起的反磁化畴形核场的增加是磁体综合磁性能提高的主要原因。     

纳米晶复合Nd_(9.5)Fe_(79-x)Co_5Nb_xB_(6.5)(x=0,1,2,3)永磁合金的微结构和磁性能

利用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、透射电子显微镜(TEM)和三维原子探针(3DAP)等研究了Nb元素对纳米晶复合Nd_(9.5)Fe_(79-x)Co_5Nb_xB_(6.5)(x=0,1,2,3)永磁合金微结构和磁性能的影响。结果表明,随着Nb元素的增加,合金的剩磁J _r首先增加,在Nb含量为1 at%时达到最大值0.94 T,继续增加Nb元素后,合金的剩磁开始下降;矫顽力_i H_c则随着Nb元素的增加逐步增加,当Nb含量超过2 at%后,增加幅度变缓;合金的最大磁能积(BH)_(max)随着Nb元素的增加先增加后降低,纳米晶复合Nd_(9.5)Fe_(79-x)Co_5Nb_xB_(6.5)合金具有最优的综合磁性能,即J_r=0.91 T,_i H_c=663k A/m,(BH)_(max)=120 k J/m~3。Nb元素在合金的晶化过程中富集于晶间形成Nb Fe B相,有利于细化晶粒尺寸,从而提高合金的磁性能。     

关键工艺参量对Sm(Co_(0.715)Fe_(0.20)Cu_(0.06)Zr_(0.025))_z磁体磁性能的影响

采用真空感应熔炼获得了名义成分为Sm(Co0.715Fe0.20Cu0.06Zr0.025)7和Sm(Co0.715Fe0.20Cu0.06Zr0.025)9.5两种铸锭,经过破碎球磨后以不同的比例混粉制备不同z值的样品。然后使用不同的烧结温度、固溶温度以及时效工艺,对z值分别为7.86、7.63和7.41的三种成分的磁体进行了处理。结果表明,z值为7.86的磁体在室温时拥有最佳磁性能,剩磁、矫顽力和磁能积分别达到1.13T、2 387.32kA/m和226.40kJ/m3。在300℃时其剩磁为1.013T,矫顽力为831.59kA/m,最大磁能积为164.17kJ/m3,磁体综合磁性能良好。     

电解液中Ce(NO_3)_3含量对ZAlSi12合金微弧氧化层特性的影响

研究Na2SiO3-NaOH体系电解液中Ce(NO3)3含量在0～0.20g/L范围内变化时对ZAlSi12合金表面微弧氧化陶瓷层组织和厚度的影响。采用SEM、XRD分析微弧氧化处理后陶瓷层的表面形貌和相组成。结果表明:随着Ce(NO3)3含量增加,陶瓷氧化层厚度逐渐增大,电解液中Ce(NO3)3加入量0.15g/L时可获得最大厚度为170μm的陶瓷层;电解液中加入Ce(NO3)3后,膜层仍主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,但α-Al2O3相的相对含量增加。     

d—HDDR法制取高性能各向异性NdFeB磁粉的开发

各向异性粘结NdFeB磁粉的最大磁能积(BH)max在1985年时约为238kJ/m3，1990年通过添加钴使(BH)max达262kJ/m3，目前市售磁粉的(BH)max为 238kJ/m3，由于添加了价高的钴元素，成本高，不易普及使用。日本爱知制钢股份公司的研究人员详细研究了 HDDR法的氢反应速度的影响，从速度论的观点出发发现了不含钴的三元系NdFeB的各向异性，在试验确定的反应条件下，开发出(BH)max达 342kJ/m3的三元系NdFeB磁粉。首次观察了氢压(吸氢工序)对三元系NdFeB磁性能的影响，发现iHc(固有矫磁力)随着氢压的增大而增加，至0.03MPa以上压力时达饱和…     

Fe含量对高温稀土永磁Sm(CobalFexCu0.1Zr0.03)7.5 (x=0.09～0.21)磁性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了高温稀土永磁Sm(CobalFexCu0.1Zr0.03)7.5 (x=0.09～0.21),研究了Fe含量对磁体磁性能的影响.结果表明:随着Fe含量的增加,剩磁Br和最大磁能积(BH)max逐渐增加,在x=0.21时获得最大值,分别为0.96 T和176.7 kJ/m3;内禀矫顽力Hci先增加后降低,在x=0.15时获得峰值2276.6 kA/m.最佳工艺制备(x=0.15)的磁体温度稳定性良好,B-H退磁曲线在温度为500 ℃时保持为直线;内禀矫顽力温度系数β为-0.16%/℃,最高使用温度(OT)max达到533 ℃.     

工业纯混合稀土制备新型钕铁硼永磁材料的工艺研究

提供了一种以工业纯混合稀土为原料制备的稀土铁硼材料及其制备方法和应用,所述原料包括Pr-Nd混合稀土和La-Ce混合稀土,该材料具有Nd_2Fe_(14)B型结构,化学式:[(La-Ce)_x(Pr-Nd)_(1-x)]_y(Fe,TM)_(1-y-z)B_z,其中,x=1%～99%(原子分数),y=12%～17%(原子分数),z=5%～8.5%(原子分数)。该发明母合金原料配方同时采用工业纯La-Ce和Pr-Nd两种混合稀土,但不影响2:14:1永磁主相的生成,以及磁性单相行为的出现,保持了稀土铁硼永磁材料的优良磁性能,减小了对高纯单质稀土原料的依赖性,降低了材料的制备成本,对于开发低成本的稀土永磁材料并拓展其应用具有重要的实际意义。研究获得的新型钕铁硼永磁材料的剩余磁化强度可达0.55～1.07T,内禀矫顽力可达819.9～1440.8kA/m,最大磁能积可达43.0～125.0kJ/m~3。     

焊后退火Al-Mg界面金属间化合物生长行为

研究了6061Al铝合金和AZ31B镁合金的搅拌摩擦搭接焊(FSLW)接头微观组织及焊后热处理过程中接头界面金属间化合物(IMC)生长行为. 结果表明,在接头界面处,金属间化合物层由连续的β-Al3Mg2(靠近铝侧)相和γ-Al12Mg17(靠近镁侧)相组成. IMC层的厚度随着时间延长或者温度的提高而增加,并且β-Al3Mg2相生长快于γ-Al12Mg17相. 整个IMC层的生长厚度与退火时间的平方根成线性关系,其生长受扩散机制影响. 随着温度从300 ℃增加到400 ℃,IMC层生长的扩散系数从2.88×10-14m2/s增加到3.67×10-13m2/s. 界面IMC层的生长激活能为82.5 kJ/mol.     

纳米晶复合NdFeCoZrB永磁合金磁性能和温度稳定性的研究

利用熔体快淬法和品化退火工艺制备了纳米晶复合NdFeB永磁粘结磁体,研究了添加Zr元素对磁体室温磁性能和温度稳定性的影响.结果表明,添加3at%Zr元素能明显提高磁体的矫顽力和最大磁能积.在淬速18 m/s、退火温度640℃下制备的Nd_(9.5_Fe_(76)Co_5Zr_3B_(6.5)粘结磁体具有良好的综合磁性能,即剩磁为0.71 T,矫顽力为652 kA/m,最大磁能积为80kJ/m~3.适量添加Zr元素可以有效改善磁体的温度稳定性,在20～150℃,纳米晶复合Nd_95Fe_(76)Co_5Zr_3B_(6.5)粘结磁体的剩磁温度系数为-0.13%/℃,内禀矫顽力温度系数为-0.35%/℃;在150℃时效100h后,不可逆磁通损失为-4.50%.     

Ti_(40)Zr_(40)Ni_(20)合金急冷薄带的组织与相变行为

采用单辊甩带法在不同转速下制备Ti40Zr40Ni20合金薄带,通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微术(TEM)分析各样品的急冷组织,并结合热分析方法,研究它们加热时的组织演化行为与相变特征。研究结果表明:随着甩带速率从40 m/s下降到10 m/s,Ti40Zr40Ni20薄带样品中依次生成了单相非晶、非晶+β-Ti(Zr)混合相和单相准晶组织;除单相铸态准晶外,前两种急冷组织在温度接近300℃时开始失稳生成纳米尺度的准晶相,当温度上升到540℃附近,组织中出现了cF96-(Zr,Ti)2Ni大单胞面心立方相(点阵参数a≈1.2 nm)。