新型富La/Ce多主相稀土永磁材料研究

钕铁硼是目前磁性最强、应用最广、消耗稀土最多的永磁材料。钕铁硼的多年快速增长,导致我国稀土资源利用极不平衡,其高度依赖的Nd、Pr、Dy、Tb等昂贵稀土资源日益紧缺,而La、Ce等廉价的高丰度稀土则大量积压。扩大高丰度的La、Ce在钕铁硼中的应用,发展低成本高性能磁体,已成为稀土永磁材料的重要研究方向。然而,La/Ce均匀取代Pr/Nd,会降低RE_2Fe_(14)B四方相的內禀磁性能,导致强烈的磁稀释效应。通过设计富Nd和富La-Ce两类主相合金,制备多主相RE-Fe-B磁体,即La/Ce在主相晶粒内部和晶粒间的分布是不均匀的。这种化学不均匀性导致单个晶粒内部强烈的短程交换作用,以及晶粒间的长程静磁耦合,保障了富La/Ce磁体的磁性能。同时富La/Ce多主相磁体的抗腐蚀性能和力学性能也满足了商业化应用的要求。     

利用共伴生混合稀土制备RE-Fe-B永磁材料

利用白云鄂博共伴生混合稀土(MM)制备了成分为(Pr Nd)14-x MMx Fe80.4B5.6的稀土永磁材料,MM替代30%Pr Nd合金,磁体磁能积为238.08 k J/m3,剩磁为1.18 T,矫顽力726.75 k A/m,发现La、Ce元素以氧化物的形式分布在富稀土相中,主相中存在(Nd Ce)2Fe14B固溶体,相比单独添加La、Ce的磁体,获得相同的磁性能时,(Pr Nd)14-x MMx Fe80.4B5.6磁体的La含量较高,磁体中混合稀土La、Ce、Pr、Nd的协同作用促进了MM的高效利用。利用高场动态磁畴显微镜观察了磁体的畴结构动态变化,磁体内部出现大量的穿晶畴,穿晶畴的畴壁可穿过晶界,磁化过程中磁畴扩展容易。     

Ce、La添加对DyCo晶界扩散烧结Nd-Fe-B磁体性能的影响

为了有效利用高丰度稀土，在重稀土扩散源Dy₆₀Co₄₀中添加Ce、La以取代Dy。研究了不同的Ce、La添加量对Dy₆₀Co₄₀晶界扩散烧结Nd-Fe-B磁体性能的影响。结果表明：Dy₃₀Ce₃₀Co₄₀、Dy₃₀(Ce_0.4La_0.6)₃₀Co₄₀晶界扩散均能大幅提升Nd-Fe-B磁体的矫顽力，分别为1509和1527 kA/m,相比原始Nd-Fe-B磁体的矫顽力分别提高了31.7%和33.2%,且剩磁和最大磁能积下降不明显。微观组织研究表明，Ce主要分布在晶界相中形成富Ce相，不利于Dy的扩散；而La的添加限制了Ce进入主相晶粒，促进了Dy的扩散，从而进一步提高了磁体的矫顽力。热稳定性研究发现，Ce、La的添加均能提高磁体的热稳定性，但是其提升效果均没有Dy₆₀Co₄₀扩散磁体明...     

纳米结构稀土永磁材料的制备及表征研究进展

稀土永磁材料是迄今磁性能最强、应用最广泛的一类永磁材料。与传统的粗晶稀土永磁材料相比，纳米结构稀土永磁材料因其独特的显微组织结构而具有显著不同的磁性能，从而引发了研究者的广泛关注。全面回顾了近年来R-Co(R=Sm, Pr, Y, La)和R-Fe-B(R=Nd, Pr, Tb, Dy)体系纳米结构永磁材料的发展历程。重点介绍了用于R-Co和R-Fe-B纳米结构材料的制备方法，包括熔体快淬、高能球磨(HEBM)、表面活性剂辅助球磨(SABM)和机械化学合成等方法。还讨论了将纳米结构前驱体制备成块状磁体的先进技术，其中包括放电等离子烧结(SPS)、感应加热法(IHC)、冲击波压实(SWC)、燃烧驱动压实(CDC)、高压温压(HPWC)等方法。同时介绍了各向同性以及各向异性的纳米结构单相R-Co和R-Co/Fe纳米复合磁体的微结构特性和磁性能。讨论了各向同性和各向异性纳米结构单相R₂Fe₁₄B磁体，以及由硬磁相和软磁相组成的交换耦合纳米复合R-Fe-B/Fe(Co)磁体的磁性。     

稀土对La0.6R0.2Mg0.2（NiCoAlMn）3.3储氢合金相结构和电化学性能的影响

以La0.6R0.2Mg0.2Ni2.8Co0.2Al0.2Mn0.1(R=La、Ce、Pr、Nd、Y)合金为研究对象,研究稀土元素R部分替代La后对合金相结构和相组成及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)和显微电子探针(EPMA)方法分析结果表明,合金La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.2Al0.2Mn0.1退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Pr、Ce、Nd元素的替代对合金的相组成没有明显影响,而Y元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%。Y元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失。电化学测试和分析表明,稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Pr、Nd、Y部分替代La在一定程度上提高了合金的最大放电容量,而元素Y替代时合金电极容量最高达到392.6mAh/g;Y元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,S100达到90.3%。     

稀土元素在Al中固溶度亚稳扩展研究

采用锤—砧技术制备了厚0.04—0.06mm快速凝固Al—RE(RE=Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Er,Yb)合金箔试样,冷却速度达10~6K/s,用点阵参数法测得上述稀土元素在Al中亚稳扩展固溶度分别为0.4,0.15,0.21,0.21,0.3,0.5,0.1,0.6,0.65,0.7,0.75和0.2at.—%测定了Al—轻稀土(包括Eu)系中第二相是Al_4RE;Al—重稀土(包括Y)系中第二相是Al_3RE,原子尺寸因素是控制RE在Al中固溶度亚稳扩展的主要因素。     

高温退火R0.67Mg0.33Ni3.0(R= La, Ce, Pr, Nd)贮氢合金电化学性能研究

采用Ce﹑Pr和Nd少量混合稀土部分替代La,采用感应熔炼及高温退火工艺制备(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)系列贮氢合金。结果表明,与La0.67Mg0.33Ni3.0合金相比较,混合稀土元素加入后对合金的相组成没有本质影响,(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)合金微观组织由主相PuNi3型结构与LaMgNi4第二相组成;随混合稀土加入和Pr含量x的增加,PuNi3型相晶体结构的晶胞体积和a轴减小,但c轴及轴比c/a增大。电化学性能测试结果表明,用混合稀土Ce﹑Pr和Nd少量替代La后均能明显改善合金的综合电化学性能,合金的电化学容量与La0.67Mg0.33Ni3.0合金(392.0mAh/g)比较虽略有下降,但随Pr含量x的增加,混合稀土合金电极容量有所提高(384mAh/g);经100次循环后,混合稀土合金电极容量保持率从La0.67Mg0.33Ni3.0合金时的64%提高到82%～83%,其高倍率放电性能则从78.4%提高到了89%～91%。     

稀土元素对La0.8 Mg0.2 Ni2.8 Co0.6 储氢合金性能的影响

以La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6合金为基材,采用感应熔炼法制得以Ce,Pr,Nd部分替代La的系列储氢合金。3种稀土元素的加入对合金的组织没有本质的影响。与La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6的相组成相似,新合金也是在主相LaNi5中含有LaNi3第二相,且随着Ce,Pr,Nd替换量的增多,LaNi3相所占比例升高。在La0.8-xRExMg0.2Ni2.8Co0.6合金中,当Pr替换至x=0.2时,新合金基本保持La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6的放电容量375mA·h/g;其他添加比例及添加元素都在一定程度上降低了新合金的放电容量。加入Ce和Pr普遍提高放电电位,而Nd对放电电位的影响不大。La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6的容量衰减速率为1.07mA·h/(g·cycle),当Ce,Pr,Nd分别替换至x=0.3,0.6,0.6时,新合金的容量衰减速率依次降低到0.566,0.625,0.453mA·h/(g·cycle),循环稳定性有了很大提高。     

优化边界结构制备高矫顽力及高热稳定性烧结Nd-Fe-B磁体

用双合金工艺在(Nd0.75Dy0.10Tb0.15)12.69Fe79.01Co2.00Nb0.30B6.00近正分主合金粉中掭加质量分数为3%的富稀土辅合金(Nd0.75Dy0.10Tb0.15)25.00Fe21.50Co<21.50>Nb4.00Ga8.00Ti5.00Al8.00B7.00粉和3%的Dy2O3粉,成功制备出超高矫顽力和高热稳定性的烧结Nd-Fe-B磁体,内禀矫顽力Hci和最大磁能积(BH)max分别为3028 kA/m和254 kJ/m3,22-220℃剩磁和矫顽力的温度系数分别为-0.104%/℃和-0.356%/℃,260℃不可逆磁通损失Lhirr的绝对值仅为4%.微观组织分析表明:主相Nd2Fe14B晶粒边界光滑、平直,富Nd相连续均匀分布于主相晶粒周围;在Nd2Fe14B晶粒表层附近富含Dy,Dy2O3中的Dy通过扩散与富Nd相及Nd2Fe14B晶粒表层中的Nd发生置换,从而在界面附近增强了磁各向异性.在此基础上,进一步提出了制备高矫顽力烧结Nd-Fe-B磁体中Dy的理想分布示意图.     

R-Y-Ni系A5B19型(R=Y,La,Pr,Nd,Sm)储氢合金的微观结构和电化学性能

用真空电弧熔炼和退火处理制备了A5B19型R0.45Y0.55Ni3.5Mn0.2Al0.1(R=Y,La,Pr,Nd,Sm)储氢合金,采用XRD、SEM-EDS与电化学方法系统分析了镧系稀土元素对R-Y-Ni系A5B19型储氢合金微观结构和电化学性能的影响规律.结果表明,退火合金微观组织由Ce5Co19型相、Ce2N...     

轻稀土取代钐对2:17型永磁材料磁性能的影响

本文报告了轻稀土（Pr、Nd）取代钐对2：17型永磁材料磁性能以及热稳定性的影响。结果表明：在材料中用轻稀土元素取代钐，可以提高材料的乘磁和磁能积，但是其取代量应该小于0.3，否则材料的矫顽力急剧和，不能得到实用化的磁体。     

Preparation of high coercivity and high thermal stability sintered Nd-Fe-B magnet by optimizing boundary microstructure

用双合金工艺在 (Nd0.75Dy0.10Tb0.15)12.69Fe79.01Co2.00Nb0.30B6.00 近正分主合金粉中添加质量分数为3%的富稀土辅合金 (Nd0.75Dy0.10Tb0.15)25.00Fe21.50Co21.50Nb4.00Ga8.00Ti5.00Al8.00B7.00粉 和3 %的Dy2O3粉, 成功制备出超高矫顽力和高热稳定性的烧结Nd-Fe-B磁体, 内禀矫顽力 Hci和最大磁能积(BH)max分别为3028 kA/m和 254 kJ/m3, 22-220 ℃剩磁和矫顽力的温度系数 分别为--0.104%℃和--0.356%℃, 260 ℃不可逆磁通损失L irr的绝对值仅为4%。微观组织分析表明: 主相Nd2Fe14B晶粒边界光滑、平直, 富Nd相连续均匀分布于主相晶粒周围; 在Nd2Fe14B晶粒 表层附近富含Dy, Dy2O3中的Dy通过扩散与富Nd相及Nd2Fe14B晶粒表层中的Nd发生置换, 从而在界面附近增强了磁各向异性. 在此基础上, 进一步提出了制备高矫顽力烧结Nd-Fe-B 磁体中Dy的理想分布示意图.     

Cr-RE共掺杂WC-Co合金烧结体表面RE_2S_3和RE_2O_2S相的原位形成(英文)

采用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪对具有WC+β(β为钴基粘结相)两相结构的WC-11Co-0.71Cr3C2-0.06RE(RE为含La、Ce、Pr、Nd的混合稀土)硬质合金烧结体表面进行观察与分析。结果表明,在烧结过程中合金中的La、Ce、Pr、Nd通过定向迁移与烧结炉内气氛中的S、O等杂质元素结合,在合金烧结体表面形成RE2S3(主)和RE2O2S(少量)弥散相。从合金中Cr3C2的热力学稳定性、Cr在Co中的溶解度特性以及稀土原子激发等3个方面,对稀土迁移活性的激发机制和稀土原子的定向迁移机制进行分析与讨论。     

Fe83Ga17R0.6(R=Ce,Tb和Dy)合金的微结构与磁致伸缩性能

为改善多晶Fe-Ga合金的磁致伸缩性能,在Fe-Ga合金中掺杂稀土Ce、Tb和Dy元素。 研究了Fe83Ga17和Fe83Ga17R0.6 (R=Ce、Tb和Dy)合金的结构和磁致伸缩性能。结果表明,Fe83Ga17合金由单一bcc结构Fe(Ga)固溶体相组成,而掺杂稀土后的Fe83Ga17R0.6合金中除保持bcc结构的Fe(Ga)固溶体相外,还出现了R2Fe17第二相。掺杂稀土后的Fe83Ga17R0.6合金磁致伸缩系数明显大于Fe83Ga17合金。掺杂不同种类的稀土元素对Fe-Ga合金磁致伸缩性能改善的程度不同。在外磁场为557 kA/m时,Fe83Ga17Ce0.6合金的磁致伸缩系数(206×10-6)明显大于Fe83Ga17Tb0.6 (165×10-6)和Fe83Ga17Dy0.6 (161×10-6)合金的磁致伸缩系数。     

RE（NiCoMnAl）电极合金中RE成分对微结构和电化学性能的影响

研究了4种具有A侧不同稀土组分的RE（NiCoMnAl）电极合金的微结构和电化学性能。研究结果表明，不论A侧稀土组分如何，铸态合金的显微组织为树枝晶形貌，晶体结构为CaCu5型六方结构，但合金的显胞体积随着A侧La被其他稀土元素的替代而减小。A侧的稀土组分对合金电化学性能影响明显，A侧为纯La时，合金的化学容量最大，倍率放电性能和充放电循环寿命较差；A侧的La被少量的Ce，Pr，Nd等稀土元素替代后，合金的电化学容量减小，倍率放电性能和循环寿命则有一定程度的改善，这与合金微结构的变化有关。     

Dy元素对快淬(Nd, Pr)FeB合金的磁性能和晶化转变温度的影响

采用快淬法制备了镨基(Nd,Pr)10.5-xDyxFe83.5B6 (x=0,1,2)系列粘结磁体,测定了快淬条带晶化转变温度,研究了添加Dy元素对快淬合金条带晶化转变温度的影响。合金中添加Dy元素,快淬态条带晶化过程中非晶态向晶态转变的开始温度及结束温度提高,转变的温度区间增大。由于热稳定性的提高,条带晶化退火需要采用较高的温度。添加2%Dy元素的(Nd,Pr)8.5Dy2Fe83.5B6合金,最佳退火温度比 (Nd,Pr)9.5Dy1Fe83.5B6和(Nd,Pr)10.5Fe83.5B6分别提高了15和30 ℃。添加Dy元素的粘结磁体,内禀矫顽力Hcj增加,但剩磁Br下降,实验制备的(Nd,Pr)9.5Dy1Fe83.5B6合金磁体的磁性能为Br=0.638 T,Hcj=611 kA/m,(BH)m=71.6 kJ/m3     

简讯

稀土永磁材料TbxDy1-xFe1.95合金相结构和磁性能印度国防冶金研究实验室Mithun Palit等人研究了真空感应炉制造的TbxDy1-xFe1.95合金（x=0～1）。研究Tb/Dy比值对结构和磁性影响。研究结果表明：主相（Tb,Dy）Fe2和副相（Tb,Dy）Fe3、（Tb,Dy）固溶体在3个合金中是共存的。     

稀土元素对Nb-Si基超高温合金的合金化作用和抗氧化涂层改性作用

由铌基固溶体和金属间化合物组成的Nb-Si基超高温合金是当前新型高温结构材料的研究热点,但是其抗氧性能较差制约了合金的应用,合金化和涂层制备是提高抗氧性能的重要途径,稀土在合金化和涂层改性两个方面都具有特定的益处。综述了在合金化时添加稀土(Y、Ce、Dy、Ho)对微观组织和力学性能的影响,论述了稀土或稀土氧化物(Y、Ce、Y_2O_3、CeO_2)对硅化物抗氧化涂层的改性作用机理。     

Mg-Ni-RE系贮氢合金在不同工艺条件下性能的研究进展

本文综述了近几年来国内外Mg-Ni-RE(RE=La,Y,Nd,Ce,Pr)系贮氢合金的发展状况,主要介绍了La,Y,Nd,Ce,Pr五种元素在不同制备工艺条件下对Mg-Ni合金贮氢量和电化学性能的影响,提出了Mg-Ni-RE系贮氢合金研究中需要解决的同题及今后的研究重点.     

稀土元素Ce、Dy、Nd对Mg-Zn-Y基准晶合金显微组织的影响

本文在铸铁模具冷却条件下制备了Mg-zn-Y-RE(RE=Ce,Dy,Nd)准晶合金,并对不同稀土元素对Mg-Zn-Y基准晶合金显微组织的影响进行了研究.结果表明:花瓣状的准晶和层片状的共晶是合金凝固相的主要组成物;EDS分析表明在三种稀土中,Dy更易形成四元准晶,而Nd不易形成四元准晶.进一步的研究表明:四元稀土准晶的形态受球形临界半径的影响,Ce,Dv,Nd三种稀土元素形成球形四元准晶的添加量分别为1.0、0.2、0.5;此外,本文冷却条件下形成四元Mg-Zn-Y-RE准晶的临界半径约为5.5～6.0μm.