第三代稀土永磁材料—Nd-Fe-B(钕铁硼)

第三代稀土永磁体——Nd—Fe—B是所有磁体中的佼佼者,它的发现是磁体发展史上的一个空前创举。它的意义之所以这么重要是因为它不仅具有惊人的优异性能——创纪录的高磁能积,而且它还实现了人们长期探求的愿望——以价格底廉,储量丰富的Fe(铁)和     

钕铁硼强磁性材料的冲击加载实验和数值模拟研究

为了研究钕铁硼(Nd2Fe14B)强磁体在冲击加载作用下的动态力学性能,建立了炸药爆炸平面波冲击加载实验装置,进行了冲击加载实验.采用锰铜压阻测压技术测量了磁体中冲击波压力,获得了不同强度冲击波加载作用下磁体中冲击波压力.建立了Nd2Fe14B磁体冲击加载实验的计算模型,对炸药爆炸冲击加载磁体过程进行了数值模拟计算,计算结果与实验结果相吻合.分析了Nd2Fe14B磁体中冲击波传播规律,给出了Nd2Fe14B磁体中冲击波压力按指数规律衰减的计算公式.     

不同温度下Nd_2Fe_(14)B永磁体畴壁中磁矩的转向公式

考虑二级磁晶各向异性常数 ,精确地推导出了自旋重取向温度以上的Nd2 Fe14 B磁体 180°畴壁中磁矩的转向公式和自旋重取向温度以下的Nd2 Fe14 B磁体畴壁中磁矩的转向公式。这些公式也适用于具有类似Nd2 Fe14 B结构和性质的其它永磁体。     

不同温度下Nd2Fe14B永磁体畴壁中磁矩的转向公式

考虑二级磁晶各向异性常数,精确地推导出了自旋重取向温度以上的Nd2Fe14B磁体180°畴壁中磁矩的转向公式和自旋重取向温度以下的Nd2Fe14B磁体畴壁中磁矩的转向公式.这些公式也适用于具有类似Nd2Fe14B结构和性质的其它永磁体.     

廉价R-Fe-B系烧结永磁材料的制备

为了综合利用我国稀土资源,降低Nd—Fe—B永磁合金的成本,研究了廉价(Nd、Pr)—Fe—B和(Ce、Nd、Pr)—Fe—B永磁材料的化学成分,制造工艺与磁性能的关系及其变化规律。添加Al可以大幅度提高合金的矫顽力。(Nd、Pr)—Fe—B合金最佳磁性能:Br=1.25T,M_Hc=714.3kA/m,(BH)_(max)=297.5kJ/m~3。(Nd、Pr)_(1-y)Ce_y—Fe—B合金的磁性能随Ce含量增加而降低。研究测定了合金的居里温度609～590K,剩磁可逆温度系数-0.094～-0.119％/K。观察分析了合金的显微组织,并测定了合金的密度,硬度及电阻率。     

Pr—Fe—B烧结永磁材料的研究

Nd—Fe—B永磁体的出现,轰动了世界磁学界和工商界,1983年以来,各国都积极开展了此项研究。我们在Nd—Fe—B永磁体研究的同时,开展了对Pr—Fe—B永磁材料的研究。完成了两种类型合金的研制。一是高磁积合金,最大磁能积(BH)max=30     

纳米复合永磁合金Nd9Fe85-xB6Mnx的XAFS研究

为了研究淬火速度及Mn掺杂对纳米复合Nd-Fe－B磁性材料微结构的影响,利用XAFS技术对不同淬火速度的Nd9Fe84.5B6Mn0.5样品及退火和未退火的Nd9Fe84.5B6Mn0.5（x－0．5和1．0）样品,进行了Fe原子局域结构的分析。结果表明,纳为复合Nd9Fe84.5B6Mn0.5噘性材料随着淬火速度的增另,Fe原子的最近邻配位距离单上,而配位无序度的变化较为复杂。退火前,掺杂微量Mn原子进入磁体的Nd2Fe14B主相晶体结构,掺杂量不同对主相局域结构的影响有明显差异。退火后,Mn原子退出磁体的主相结构,进入晶界或产生富集,没有发现掺杂量不同对主相局域 结构的影响,但对整个磁体的磁性仍然有不同的影响。     

Nd（10-x）Fe81.2B8Cu0.8Wx合金的结构及磁性研究

利用机械合金化法制备了Nd(10-x)Fe81.2B8Cu0.8Wx系列合金.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对不同球磨时间制备的样品的显微结构及其磁性能进行了研究.结果表明,适量的添加W能够促进硬磁相Nd2Fe14B的析出,并且提高磁体的抗氧化性.W的质量分数为1%时样品综合磁性能最佳.     

新型永磁材料的研究

本文综述了我们对强各向异性永磁材料的研究结果．通过对各向异性稀土．铁氮永磁材料的结构和磁性的关系研究,利用速凝等技术实现对反磁化形核场的控制,获得了单晶颗粒型稀土铁氮化物,进而实现了高矫顽力和高磁能积．开发的稀土铁氮磁粉最大磁能积达到40MGOe以上．发现了HDDRNd2Fel4B各向异性形成的关键机制在于歧化阶段形成的具有“耗散结构特征”的柱状歧化微结构,据此提出了可以稳定生产高性能各向异性Nd—Fe．B的HDDR工艺,成功制备了磁能积为27MGOe的三元Nd—Fe—B磁粉和41MGOe多元Nd—Fe．B磁粉．同时还发现可以通过调控其微观结构来实现提高HDDR磁粉的矫顽力．另外利用铁磁Mn基材料强磁各向异性的特点,在无稀土永磁材料方面开发了纳米结构且具有反常矫顽力温度系数的MnBi磁体．上述成果的取得为高性能各向异性稀土粘结磁体的产业化提供了可能．     

复相粘结磁体研究

研究了纳米晶Nd2Fe14B/Fe3B磁粉和铁氧体磁粉混合制备复相粘结磁体的复合效应·和稳定性的变化规律以及复合效应对复相粘结磁体密度研究了复相粘结磁体磁性能、温度系数βjHc和抗压强度的影响·结果表明,复合效应使复相粘结磁体的温度系数βjHc降低、复相粘结磁体的不可逆损失hirr减少,提高了复相粘结磁体的温度稳定性·铁氧体质量分数对100℃复相粘结磁体磁性能影响表明,剩余磁感Br和磁能积(BH)m下降,而内禀矫顽力jHc明显提高·复合效应对粘结磁体的磁性能和密度有明显的影响,而对复相粘结磁体的抗压强度影响不明显·     

速凝铸造工艺制造高性能烧结Nd-Fe-B磁体

研究了用速凝铸造工艺制造高性能烧结Nd Fe B磁体·同传统的铸锭工艺相比,速凝铸造工艺细化柱状晶,阻止α Fe枝晶相的产生,改善了铸态合金的微观结构·柱状晶宽度基本在5～25μm之间,尺寸较均匀;在制粉过程中容易得到粒度分布较好的磁粉;富Nd相分布较好,所以在较低烧结温度下可得到较高密度的磁体;由于具有细小均匀的微结构,利用速凝铸带工艺烧结出的磁体具有更高的Br,Hci和(BH)max·     

高性能低温度系数钕铁硼永磁合金的研制

Nd—Fe—B系永磁材料具有优异的永磁特性,但是它的致命弱点:居里温度低,温度稳定性差限制了该材料的推广应用。为此1984年3月冶金部军工办和稀土办下达了研究“高性能低温度系数Nd—Fe—B永磁材料”的课题。经过一年多的工作已完成了此项研究任务。 1.在Nd—Fe—B合金基础上,用Co部分地取代Fe可提高居里温度,每增10at％的Co合金,居里温度提高约80～100℃。降低合金的磁感可逆温度系数,随Co含量增加磁感可逆温度系数下降,当o30％时,可由Nd—Fe—B合金的-0.126％/℃降至-0.05％/C。再添加少量Al的提高矫顽力,可获得综合性能好的Nd—Co—Fe—Al—B五元合金,其     

非晶晶化对Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合材料磁性能的影响

用熔体快淬 晶化处理(RQC)工艺制备了Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合材料,研究晶化热处理温度和时间对Nd7.5Fe86B6.5纳米复合材料磁性能的影响.结果表明: 快淬速度为25m/s时制备的Nd7.5Fe86B6.5合金薄带的最佳热处理工艺为700℃保温10min; 快淬速度为30m/s时制备的Nd7.5Fe86B6.5合金薄带的最佳热处理工艺为700℃保温15min,并达到最佳磁性能; 在相同晶化温度下,非晶化程度越高的样品,所需的晶化时间越长; 晶化热处理时不仅要完全消除磁体内的非晶相,而且要使晶粒的尺寸尽可能的小.     

Q:钕磁铁导电吗? 通电后会产生怎样的影响?

正(读者:付冲)A:钕磁铁也称为钕铁硼磁铁,是目前常用的商用稀土永磁体,其主相分子式为Nd2Fe14B,具有极高的磁能积(磁体所储存的磁能量的大小)和矫顽力(磁体抵抗退磁的能力),因而被称为"磁王"。它的6电导率为0.6×10西门子/米左右,所以是导电的,虽然和普通导电金属相比导电性能不算好(电导率差1个数量级以上),但是在永磁体中是属于电导率较高的材料。     

(Nd,Pr,Ce)-Fe-B磁体的组织与磁学性能

为开发低成本烧结钕铁硼磁体,用30%Ce替代(Nd0.75Pr0.25)32.69Fe66.25B1.06磁体中的Nd和Pr,研究了磁体在烧结及回火过程中的组织结构和磁学性能变化.结果表明,取向压坯在1030～1080℃烧结2 h后,随烧结温度升高,磁学性能下降,烧结温度为1030℃时综合磁学性能均最好.烧结态Ce替代磁体的综合磁学性能优于未替代磁体.一级回火后,相组成和晶粒尺寸基本不变,边界结构也未发生明显变化,磁体性能基本不变,或有少量下降.二级回火后,晶界明显改善,获得较清晰且平直的晶界,磁体矫顽力均得到大幅提高.Ce替代磁体的剩磁、矫顽力和磁能积均稍低于未替代磁体.     

（Nd,Pr,Ce）-Fe-B 磁体的组织与磁学性能

为开发低成本烧结钕铁硼磁体,用30% Ce 替代(Nd0.75Pr0.25)32.69Fe66.25B1.06磁体中的 Nd 和 Pr,研究了磁体在烧结及回火过程中的组织结构和磁学性能变化.结果表明,取向压坯在1030～1080℃烧结2 h 后,随烧结温度升高,磁学性能下降,烧结温度为1030℃时综合磁学性能均最好.烧结态 Ce 替代磁体的综合磁学性能优于未替代磁体.一级回火后,相组成和晶粒尺寸基本不变,边界结构也未发生明显变化,磁体性能基本不变,或有少量下降.二级回火后,晶界明显改善,获得较清晰且平直的晶界,磁体矫顽力均得到大幅提高. Ce 替代磁体的剩磁、矫顽力和磁能积均稍低于未替代磁体.     

纳米复合材料(Nd0.7Dy0.3)8Fe87B5的磁性能和居里温度

采用单辊急冷法制备了(Nd0.7Dy0.3)8Fe87B5非晶薄带,经最佳热处理条件退火处理得到纳米复合永磁材料．采用振动样品磁强计测量常温下样品的磁滞回线以及经零场冷却和加场冷却的M—T曲线．测量结果表明,其退磁曲线部分表现出单一的硬磁性相特征,与不加Dy的Nd8Fe87B5样品相比矫顽力和剩磁比都有不同程度的提高,剩磁和磁能积稍有下降．复合材料(Nd0.7Dy0.3)8Fe87B5的居里温度达到603K,比单相Nd2Fe4B的居里温度提高了15K．     

霍普金生效应和Nd2Fe14B／ α—Fe交换耦合磁体的磁硬化机制

有快淬法制备了Nd7Fe86.5B5.5Ti(30wt％α-Fe）纳米复合体薄带,研究了它在低场中的热磁性质,即霍谱金生效应（Hopkinson effect),引入了磁体内部的磁阻碍分布函数f(h(0))来表示微磁结构的分布,发现实际磁体中钉扎和成核模型共同支配着磁体的硬磁化,它们的相对比率随着晶粒尺寸而异,远小于或远大于晶体晶粒尺寸,钉扎模型均成主体,两种机制的合理平衡是得到最佳磁体性能的关键,同时也解释了交换耦合磁体矫顽力的温度稳定性高的原因。     

稀土元素Nd和KBF4对镁合金除Fe的影响

本文利用氟硼酸钾(KBF4)和稀土元素Nd对镁合金进行除铁,探讨了KBF4与Fe分别在高温和低温下的反应机理,研究了稀土元素Nd的引入对B与Fe反应的影响。结果表明,温度是影响KBF4与Fe反应的主要因素,高温有利于使Fe与B接触发生反应,易达到除铁目的;稀土元素Nd的加入减少了熔剂中B元素的含量,对Fe含量的影响不大。     

高性能烧结NdFeB磁体的制备技术

采用鳞片铸锭、氢爆加气流磨制粉、脉冲场振动取向加橡皮模等静压成型等改进的技术在工业生产线上成功制造了N52高性能烧结NdFeB磁体. 用X射线衍射仪、光学金相显微镜、透射电镜和扫描电镜研究了磁体的结构;用磁强自动记录仪测量了磁体的退磁曲线. 实验结果表明,Nd29.0Pr0.5Ga0.2Fe69.1Nb0.2B1.0磁体室温磁性能达到Br=1.457 T, Hci=1 097 kA·m-1, (BH)max=409 kJ·m-3,且磁体的均匀性和一致性较好.