各向异性SmCo5/FeCo(Co)复合永磁颗粒的制备及其微结构与磁性能研究

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随着世界能源的大量消耗和环境的日益恶化,能源问题和环境问题的解决已迫在眉睫。永磁体作为众多元器件中的关键组成部分,在绿色能源的开发和如何提高现有能源的利用率方面有着重要应用,引起人们的广泛关注。软硬磁相耦合的双相永磁体因能有效降低稀土永磁含量,理论磁能积可达100 MGOe以上,为现有永磁王钕铁硼磁体最高磁能积的两倍,从而成为该领域研究的热点。  本文采用化学还原的方法在硬磁相上生长软磁相,利用蠕动泵精确调控还原剂及软磁相前驱体物料的加入速率,可以有效控制软磁相尺寸在纳米尺度范围内;通过用酸液对硬磁相表面预处理去除氧化层,有利于软磁相在硬磁相表面进行异相成核,进而软磁相在硬磁相表面连续且紧密排布。分别以颗粒尺寸为0.1-15μm和0.1-2μm的SmCo5粉体为基体,以水合肼(N2H4·H2O)为还原剂,通过氢氧化钠(NaOH)调控碱性条件,加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)做表面活性剂,在液相中还原六水氯化钴(CoCl2·6H2O)和四水氯化亚铁(FeCl2·4H2O),在SmCo5表面上包裹软磁相Co、FeCo纳米颗粒,制备了SmCo5/Co、SmCo5/FeCo纳米双相复合永磁颗粒。并采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)等对其相结构、微结构、磁性能进行深入研究。  以Co为软磁相制备SmCo5/Co纳米双相复合永磁颗粒时,包裹的Co颗粒尺寸范围是8~27 nm。饱和磁化强度由包裹前SmCo5粉体的72.43 emu/g增大至包覆含量为15 wt.%的SmCo5/Co复合粉体的85.78 emu/g,而矫顽力由原来的12.16 kOe降至6.63kOe。当Co包覆含量为10 wt.%时,SmCo5/Co复合粉体的剩磁(Mr)和最大磁能积(BH)max达到最大值,分别为73.58 emu/g和13.74 MGOe,而包裹前的原始粉体的Mr和(BH)max分别为70.52 emu/g和13.40 MGOe,且磁滞曲线没有塌腰,此时沉积Co颗粒的尺寸约为20 nm。  以FeCo为软磁相制备SmCo5/FeCo纳米双相复合永磁颗粒时,包裹的FeCo颗粒的尺寸范围是7~25 nm。饱和磁化强度由包裹前粉体的72.33 emu/g增大至包覆含量为25 wt.%的SmCo5/FeCo复合粉体的99.05 emu/g,而矫顽力由原来的13.63 kOe降至9.83 kOe。当铁钴包覆含量为10 wt.%时,SmCo5/FeCo复合粉体的最大磁能积达到最大值为17.02 MGOe,当包覆量为20 wt.%时,复合粉体的剩磁达到最大值为83.33 emu/g,而包裹前的原始粉体的Mr和(BH)max分别为70.28 emu/g和13.04 MGOe,相比于包裹前的原始粉体,复合粉体的剩磁提高了18.6%,最大磁能积提高了30.5%,且磁滞曲线没有塌腰,此时包裹FeCo颗粒的尺寸约为10nm。
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