纳米结构永磁材料微观组织研究

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稀土永磁材料作为重要的基础性功能材料,已广泛应用于通讯、能源、交通运输、工业、农业、信息等现代科学技术领域和人们的日常生活中,在现代社会中扮演着越来越重要的角色,对社会进步和经济发展起着重要的推动作用。目前,应用最广泛、关注度最高的稀土永磁材料仍是Nd-Fe-B系和SmCo系磁体,其磁性能的优化是目前关注的核心问题之一。稀土永磁材料的磁性能是由其本征磁性能和微观组织共同决定的。磁晶纳米化是目前稀土永磁材料研究领域的热点之一,为开发高性能永磁材料提供了新的途径。但是对于纳米结构永磁材料微观组织的研究还有待进一步的探索。本论文针对Nd-Fe-B系和SmCo系磁体,利用EBSD等分析手段系统研究了其微结构对工艺的依赖性以及对磁性能的影响。  利用SPS热压-热变形技术制备了不同热变形阶段的SmCo5磁体。研究了SmCo5磁体在SPS热变形过程中的微观组织变化和c轴织构演化过程及其与磁性能关系。研究表明,随变形程度的深入,晶粒逐渐长大,晶粒由等轴状逐渐转变成椭圆状。过计量的Sm促进了低温下c轴织构的产生,但后续变形阶段晶粒长大和形状的变化阻碍了c轴织构进一步的增强。过计量的Sm和弱c轴织构共同作用限制了其剩磁。对于GBP-ODF,一次变形和二次变形后惯习面均为{0001}晶面,而在第三变形阶段惯习面转变为{10-11}晶面。  利用SPS热压-热变形技术制备了各向同性与各向异性纳米晶单相Sm0.6Pr0.4Co5和双相(SmCo5)0.6(PrCo5)0.4复合永磁体。重点研究两种引入Pr元素的方式对其微观组织与磁性能的影响,并研究微观组织和磁性能的关系。研究发现,热变形Sm0.6Pr0.4Co5单相磁体中SmCo5和PrCo5充分化合,以良好的单相形式存在。而对于(SmCo5)0.6(PrCo5)0.4磁体在热变形过程中SmCo5和PrCo5两相发生相互扩散,形成富Sm1∶5相和富Pr1∶5相。在相同热变形条件下,热变形Sm0.6Pr0.4Co5单相磁体能够很好的抑制晶粒长大,晶粒均匀细小,具有良好的{0001}织构,并且展现出良好的综合磁性能。  研究了变形量对NdFeB磁体的磁性能和微观组织结构的影响。研究表明,样品均存在明显的粗晶区和细晶区。随着变形量的增大,粗晶区宽度逐渐变大,并且粗晶区和细晶区晶粒都有所长大。50%热变形磁体中细晶区除了存在产生c轴取向的板条状细晶区外,还存在等轴状细晶区。60%变形量NdFeB磁体具有更优异的磁性能。其磁性能为Ms=14.66kGs,Mr=13.83kGs,Hct=12.53kOe,(BH)m=43.49MGOe。同时利用EBSD技术对60%热变形磁体进行了系统的分析。结果显示:颗粒内部c轴取向好于颗粒边界位置。并且对其晶界进行分析,发现颗粒内部和颗粒边界都存在30°/[001]晶界,而70°/[100]晶界只在颗粒边界表现出择优性。
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