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近年来,纳米永磁材料因具有磁性能优异、丰富的磁学现象和特征、热稳定性好、力学性能和抗腐蚀性能强等特点而成为永磁材料领域的研究热点。因此,对纳米永磁材料进行系统地研究可以为开发高性能永磁材料奠定基础。特别是作为永磁材料的重要特征的矫顽力,因此研究纳米永磁材料的磁硬化机理(即矫顽力机理)是设计与实现高性能纳米晶永磁体的核心问题之一。本文就针对不同类型的纳米永磁材料,从理论和实验角度系统研究了其磁硬化的特点和机理。 采用SPS热压热变形方法制备了各向异性纳米晶Nd-Fe-B磁体。结合VSM、SEM、EBSD和磁畴观察研究了Nd-Fe-B热变形磁体的微观组织结构、织构和磁化反磁化过程之间的关系,并对热变形磁体的磁硬化机理进行了讨论。研究发现变形Nd-Fe-B磁体中存在尺寸、织构和磁化反磁化过程完全不同的三中区域:细晶区、粗晶区和大晶粒区。研究还发现降低电流脉冲比可以有效的降低粗晶区的比例,提高热压和热变形磁体的磁性能。与热压电流脉冲比为12:2的磁体相比,电流脉冲比为2∶2时,热压磁体的磁能积达到15.2.MGOe(121.0kJ/m3)提高了27%;热变形磁体的磁能积达到48.2MGOe(383.6kJ/m3)提高了9%。通过回复曲线、小回线、XRD、EBSD、和磁畴观察对热变形Nd-Fe-B磁体进行磁硬化分析,发现晶界对反磁化磁畴壁的钉扎是获得高矫顽力的关键。 成功制备了含有非磁性W隔离层的各向异性纳米晶Nd-Fe-B/α-Fe(W)双相复合磁体。与直接添加Fe纳米片的复合磁体相比,含有非磁性隔离层的复合磁体具有更高的矫顽力和磁能积。微观组织观察结果表明:非磁性W层能有效的降低软硬磁相间的互扩散。微磁学模拟结果证明,用非磁性层隔离软硬磁相,提高双相磁体的矫顽力,这是与实验结果相吻合的。 通过微磁学模拟计算了软磁相体积分数、晶粒尺寸和分布方式对Nd2Fe14B/α-Fe复合磁体的磁性能和反磁化过程的磁矩演化的影响。研究发现相同的软磁相体积分数下,软磁相颗粒尺寸小和分布弥散都有利于复合磁体获得高矫顽力和好的方形度。研究还发现软磁相分布方式直接影响复合磁体的磁矩反转方式,从而影响到复合磁体的磁性能。本研究还通过添加不同尺寸的软磁相α-Fe制备的各向异性双相纳米晶Nd-Fe-B/α-Fe磁体,相对于添加小尺寸的Fe纳米颗粒,添加尺寸大的Fe纳米片不利于磁体的矫顽力,这与理论计算结果是相符合的。 以SmCo6.6Nb0.4、SmFeN系列纳米片等各向异性永磁磁粉为对象,表征了其微观组织和磁性能,并对其磁硬化机制进行了讨论。经过XRD、SEM和TEM表征了SmCo6.6Nb0.4、Sm-Fe-N纳米片微观组织,通过小回线起始磁化曲线回复曲线等多方面分析了纳米片的磁硬化机理。纳米片在反磁化过程中都存在明显的钉扎效应,其磁硬化机制属于典型的钉扎机制。 采用微磁学模拟计算了有限尺寸的平行和垂直取向的Nd2Fe14B/Fe65Co35/Nd2Fe14B三层膜的退磁曲线。平行取向的三层膜的退磁曲线只在软磁相尺寸S<12nm时耦合成单相特性;而垂直取向的三层膜的退磁曲线则一直保持耦合成单相特性。平行取向的磁性薄膜的最大磁能积在软磁相厚度S=10nm时取得最大值78.8MGOe(627.2kJ/m3);而垂直取向的磁性薄膜的最大磁能积在S=8nm时取得最大值74MGOe(589kJ/m3)。另外,垂直取向的三层膜的矫顽力要大于平行取向的三层膜。另外,采用微磁学模拟了核壳型结构的Nd2Fe14B/α-Fe复合磁体的磁性能和反磁化过程的磁矩演化。对于硬包软Nd2Fe14B/α-Fe复合磁体,其磁能积在软磁相尺寸S=24nm时取得最大值72.9MGOe(580.3kJ/m3),其反磁化方式有如下三个过程:一致转动(S<3nm)、准一致转动(3nm≤S<36nm)和类涡旋态(S≥36nm)。对于软包硬Nd2Fe14B/α-Fe复合磁体,其磁能积在在S=2nm时取得最大值95.7MGOe(761.8kJ/m3)。反磁化方式有如下三个过程:准一致转动(S<5nm)、反涡旋(5nm≤S≤6nm)和涡旋态(S>6nm)。