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超高矫顽力、低失重烧结Nd-Fe-B 及其矫顽
丁勇
Subtype硕士
Thesis Advisor李卫 ; 闫阿儒
2010
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Keyword烧结钕铁硼 超高矫顽力 速凝 氢破 耐蚀性 晶界扩散
Abstract随着日益增长的节能减排和环境保护需要,推广风能发电和采用混合动力、 电动汽车来替代传统内燃机车已成为未来的必然选择。直驱式风力发电机和混合 /电动汽车驱动电机迫切需要高使用温度、高耐蚀性稀土永磁材料,传统的稀土 永磁材料耐温性和耐蚀性较差,已无法满足日益发展的风力发电和混合动力/电 动汽车需求。针对以上需求,研制高使用温度、低失重永磁体具有重要意义。本 文重点研究了烧结Nd-Fe-B 的速凝和氢破工艺,成功研制出超高矫顽力35AH 磁 体,研究了其微观结构、反磁化机制和矫顽力之间的关系。在此基础上,系统的 研究了磁体温度稳定性和耐腐蚀性,探讨改善耐温性、耐蚀性途径。此外, 首次 提出速凝片晶界扩散重稀土化合物提高磁体矫顽力工艺,实现了宝贵的重稀土元 素的高效利用。全文得出主要结论如下: (1)重稀土Dy 对速凝条带微观组织和磁畴性能影响的研究,发现Dy 含量 达到2-5%(wt%),速凝片的微观组织最优化,条带急冷面柱状晶沿c 轴织构最 强。同时Dy 能抑制急冷面等轴晶的生成,提高氢破后磁粉的抗氧化性能。进一 步分析表明,条带的微观结构优化归因于Dy 促进柱状晶生长,细化晶粒。Dy 元素进入主相Nd2Fe14B 的晶格,取代Nd 的位置形成Dy2Fe14B,增加钢液的粘 滞阻力和钢液与辊面的之间的摩擦阻力,提高条带柱状晶的取向度。 (2)烧结Nd-Fe-B 氢化行为研究,发现Nd-Fe-B 吸氢是富Nd 相和主相吸 氢,富B 相不吸氢。进一步分析表明氢破主要是富Nd 相吸氢造成晶格膨胀,它 的膨胀率是主相晶格的10 倍,形成的局部区域内应力,当内应力超过Nd2Fe14B 化合物的断裂强度时,产生爆裂。 (3)本文研制出35AH(Hcj≧35KOe, (BH)max≧35GMsOe)超高矫顽力磁体, 剩磁温度系数α-0.1%℃,矫顽力温度系数β-0.4%℃,室温至220℃不可逆损失hirr -0.97%。在实验条件为130℃,湿度95%,压力2atm,时间168小时,磁体失重小 于0.15mg/cm2,此结果比目前市场上商业超高矫顽力磁体失重1-4mg/cm2降低了 一个数量级。 (4)超高矫顽力磁体耐温性研究,发现随Co元素含量增加,磁体的剩磁温 度系数α降低,矫顽力温度系数β增加。随Dy,Tb元素增加,磁体的剩磁温度系 2 数α和矫顽力温度系数β均降低。进一步分析发现,磁体耐温性提高归因于居里温 度提高和微观结构优化。磁体的微观结构是决定磁体腐蚀性关键因素,耐蚀性的 提高归因于微观结构得到优化,降低了晶界和主相的电势电位差。 (5)35AH超高矫顽力磁体的磁畴结构、磁化行为、矫顽力的场依赖关系研 究,表明磁畴结构是由斑点畴和少量的条纹畴组成。在晶粒较小、分布均匀的区 域,斑点状磁畴分布均匀,同时此处晶粒边界非常光滑,没有出现多级分叉的现 象。在大颗粒,特别是富Nd相团聚处,这些边界相的磁畴分布复杂,产生菊花状 的多级分叉,以减少退磁能。进一步分析表明,磁体的矫顽力机制,介于形核机 制和钉扎机制之间,其反磁化机制符合发动场理论。 (6)速凝片晶界扩散重稀土化合物研究,结果显示在保持剩磁不降低的基 础上,提高磁体矫顽力。进一步分析发现,重稀土元素主要富集主相晶粒边界, 矫顽力的提高归因于重稀土元素扩散到主相晶粒过渡层,增强过渡层硬磁性,提 高了磁体反磁化形核场。此工艺在提高磁体性能的同时有效降低重稀土用量,降 低磁体的生产成本。该项工作已申请国家发明专利(公开号CN101615459A)。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/510
Collection硕/博士论文成果
Recommended Citation
GB/T 7714
丁勇. 超高矫顽力、低失重烧结Nd-Fe-B 及其矫顽[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2010.
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