一族新型的三元R_2Fe_(17)N_(3-δ)化合物的磁特性

本文通过固—气相反应制备了一系列三元间隙氮化物R_2Fe_(17)N_(3-δ)(R=Ce,Pr,Nd,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Lu和Y)。这些氮化物的结构与原始化合物R_2Fe_(17)和Th_2Zn_(17)结构或Th_2Ni_(17)结构有关,但单胞体积增大了6～7％,居里温度上升了400K左右;通过氮化作用,Fe—Fe交换作用增强了1.8倍,而R—Fe交换作用没有什么变化。除Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)之外,所有其它的氮化物在室温都显示出易基面各向异性,而Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)则显示出很强的单轴各向异性,它可用作永磁体,Er和Tm的氮化物在室温下显示自旋再取向。铁原子亚点阵的各向异性是易基面的(在4.2K,Y Fe_(17)N_3的各向异性常数K_1=-1.3MJ/m~3),但用Co置换后,它改变符号,转变为易轴。(在4.2K,Y_2(Fe_(1-x)Co_x)_(17)N_(3-δ)(x≥0.2)的各向异性常数K_1≈1.0MJ/m~3)     

R2Fe17N3—δ的磁性

用气体-固体反应制备了一系列稀土铁氮化物R_2Fe_(17)N_(3-δ)(R=Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu和Y)。这些填隙式氮化物具有与R_2Fe_(17)母体化合物的Th_2Fe_(17)或Th_2Ni_(17)型结构有关的结构,而单胞体积比母体化合物大6～7％,居里温度高约400K。Fe-Fe交换相互作用由于氮化几乎增大了两倍,而R-Fe交换相互作用则没有什么改变。除了Sm_2Fe_(17),N_(3-δ)外,其余所有化合物在室温下都具有易面各向异性,而Sm_2Fe_(17),N_(3-δ)则在所有温度下具有易轴各向异性。Er和Tm化合物由于加热会产生自旋再排列,分别在120和200K从易轴型变为易面型。Fe次晶格的各向异性是易面的,但在Y_2(Fe_(1-x)Cox)_(17)N_(3-δ)中,当x>0.1时,由于Co替代会变成易轴的。     

Fe基纳米晶软磁合金的制备与性能研究

采用单辊快淬法制备成分为Fe_(73.5)CulNb_3Si_(13.5)B_9与Fe_(71.9)Cu_1Nb_1V_2Si_(13.5)B_9N_(1.6)两种非晶合金带材,经540℃晶化退火热处理后得到Fe基纳米晶软磁合金带材。利用差热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)分别研究非晶合金的晶化温度以及纳米晶软磁合金的表面形貌和磁性能。实验结果表明,添加N元素后非晶合金的晶化温度降低,经过同一温度退火后,纳米晶合金B(Fe_(71.9)Cu_1Nb_1V_2Si_(13.5)B9N_(1.6))的饱和磁感强度Bs为142.8 emu/g,比合金A(Fe_(73.5)Cu_lNb_3Si_(13.5)B_9)的饱和磁感强度(Bs=101.2 emu/g)提高了41%。     

气雾化法(Fe_(1-x)Co_x)_(93.5)Si_(6.5)软磁合金粉末的显微组织与磁性能

采用气雾化法制备了(Fe_(1-x)Co_x)_(93.5)Si_(6.5)(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.1,wt%)系列合金粉末,利用扫描电镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计等分析检测手段研究了合金粉末显微组织和磁性能。结果表明,气雾化合金粉末球形度好,表面光洁,组织均匀,合金为单一的α-Fe(Si)相;掺杂Co元素不改变Fe_(93.5)Si_(6.5)合金粉末显微结构,但提高了合金比饱和磁极化强度。当x=0.1时,合金粉末比饱和磁极化强度σ_s达到最大值219.26 A·m~2/kg,其原因为Fe-Co原子间的交换耦合作用使得单原子波尔磁矩达到最大。粉末矫顽力随Co含量的增加单调递增,这主要归因于Co原子磁晶各向异性常数K_1远大于Fe,导致其矫顽力增大。总体而言,(Fe_(0.9)Co_(0.1))_(93.5)Si_(6.5)合金粉末磁性能较优异。     

Sm(Co,Cu,Fe)_(7.0)型永磁材料的结构与磁性

本文介绍Sm(Co,Cu,Fe)_(7,O)型材料的制备结果,对铸态台金进行了物相分析,证明是两相结构。对样品X光分析的结果主要是Th_2Zn_(17)型的结构。最后采用了有利于Br的高Fe配方Sm(Co_(073)Cu_(0·14)Fe_(0·13))_(7·1)成分,加入了有助于提高矫顽力的杂质Zr,最终使磁能积(BH)max达22MGOe以上。     

高矫顽力Sm_2Fe_(17)Nx磁体

用机械合金法和随后的二级热处理制备了磁各向同性毫微晶 Sm_2Fe_(17)N_x 样品。样品室温矫顽力高达24KA/cm(30KOe)。剩磁和矫顽力与用相同方法制备的 Nd-Fe-B 样品相当,但是高温磁性能优于后者。这是因为前者在室温下具有高的居里温度(470℃)和大的各向异性场(14T)。用不同的扫描测热法测得2:17氮化物是亚稳定性的,在高于600℃时将分解成 Sm 氮化物和α-Fe。     

成分变化、快淬速度及热处理温度对Sm(Co_(1-x)Zr_(x))_(7)合金薄带的微观组织及磁性能的影响

采用电弧熔炼和熔体快淬的方法,制备了不同成分与不同快淬速度的Sm(Co_(1-x)Zr_(x))_(7)(x=0.02~0.08)合金薄带。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等实验设备,测试了合金快淬薄带的相组成、相结构以及磁性能。实验结果表明:在Sm(Co_(1-x)Zr_(x))_(7)(x=0.02~0.08)合金薄带中,合金薄带的矫顽力随着x含量的增加逐渐变大,在x=0.08(快淬速度为45 m/s)时,合金薄带获得最大矫顽力(Hcj)为7.34 kOe;当快淬速度为45 m/s时,Sm(Co_(1-x)Zr_(x))_(7)(x=0.08)合金薄带在623 K的环境下热处理2 h,合金薄带可获得最优的综合磁性能,其矫顽力(Hcj)为7.67 kOe,剩磁(Br)为2.81 kGs,最大磁能积(BH)max为7.64 MGOe。     

金属粘结Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)磁体

Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)是一种很有希望的永磁材料,但它在温度超过650℃时产生的歧化现象限制了其加工温度的提高。本文研究了加入低熔点软金属如 Zn、Bi、Sn、Al 等以便烧结制备微米级 Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)粉末,其中以加入 Zn 后的效果为最好,所制磁体的矫顽力为0.6T,最大磁能积为84KJ/m~3(10.5MGOe),磁体形成的第二相为 Zn_7Fe_3。     

(SmCO_7)_(100-x)(Cr_3C_2)_x(x=O～7)熔淬薄带的结构与磁性能

采用熔淬法制备(SmCo7)100-x(Cr3C2)x(x=0～7)合金薄带。研究了Cr3C2添加量对合金相结构、微观组织和磁性能的影响。结果表明,淬速为20m/s时,(SmCo7)100-x(Cr3C2)x熔淬带的矫顽力随Cr3C2含量的增加而增大;剩磁先随x的增大而增高,在x=2时达最大值,然后随x的进一步增大而急剧降低。当熔淬速为20m/s时,(SmCo7)100-x(Cr3C2)x形成了1:7主相结构,同时还有少量的2:17H相和2:17R相。随Cr3C2含量的增加,2:17H相逐渐转变为2:17R相和2:7相。在高Cr3C2含量的合金中出现了含有Cr、Co、C的非磁性晶间相,该相通过抑制主相晶粒的长大及对畴壁的钉扎来提高材料的矫顽力。(SmCo7)93(Cr3C2)7合金在淬速40m/s时形成了非晶结构。该非晶合金在650℃保温6min后获得了远高于相同成分淬态合金的磁性能,Hci=635.4kA/m,Br=0.58T。     

合金SmCo_5和Sm_(0.5)Pr_(0.5)Co_5烧结磁体磁性能对退火温度的依赖关系

在制备RCo_5(R是稀土金属)化合物恒磁体时,采用液相烧结法能保证获得高密度、高矫顽力和温度稳定性良好的材料。并且,由于这些材料粉末的矫顽力Hc对退火温度的特有关系,在高于最大矫顽力的烧结温度下能得到极限密度。因此,对某些合金可应用二次加工:(1)在保证获得必要密度的温度下烧结和(2)在较低的温度下退火,由此可达到需要的矫顽力。二次退火的温度对Sm_(1-x) Pr_xCo_5合金烧结磁     

(SmCo_7)_(100-x)(Cr_3C_2)_x(x=0～7)熔淬薄带的结构与磁性能

采用熔淬法制备(SmCo7)100-x(Cr3C2)x(x=0～7)合金薄带。研究了Cr3C2添加量对合金相结构、微观组织和磁性能的影响。结果表明,淬速为20m/s时,(SmCo7)100-x(Cr3C2)x熔淬带的矫顽力随Cr3C2含量的增加而增大;剩磁先随x的增大而增高,在x=2时达最大值,然后随x的进一步增大而急剧降低。当熔淬速为20m/s时,(SmCo7)100-x(Cr3C2)x形成了1:7主相结构,同时还有少量的2:17H相和2:17R相。随Cr3C2含量的增加,2:17H相逐渐转变为2:17R相和2:7相。在高Cr3C2含量的合金中出现了含有Cr、Co、C的非磁性晶间相,该相通过抑制主相晶粒的长大及对畴壁的钉扎来提高材料的矫顽力。(SmCo7)93(Cr3C2)7合金在淬速40m/s时形成了非晶结构。该非晶合金在650℃保温6min后获得了远高于相同成分淬态合金的磁性能,Hci=635.4kA/m,Br=0.58T。     

快淬Nd—Fe—B粘结磁体矫顽力机制

本文采用x光衍射、透射M(?)ssbauer谱和高分辨电镜,研究了快淬Nd_(13.5)Fe_(81.74)B_(4.76)合金的显微组织。快淬线速度为24 m/sec的粘结磁体性能最佳,作者发现,快淬Nd_(13.5)Fe_(81.74)B_(4.76)合金带的显微组织为单纯的Nd_2Fe_(14)B相微晶,不存在第二相(富Nd相、富B相或α-Fe相)。本合金粘结磁体的高内禀矫顽力(iHc≥14kOe)来源于Nd_2Fe_(14)B相的单畴机制。     

快淬速率和成份对NdFeB的影响

本文讨论快淬率与成份对NdFeB性能的影响,介绍了美国GM公司在这方面的最近研究结果。快淬NdFeB磁体的内禀矫顽力对快淬,速率和B含量有显著的依赖关系,Nd_(0.135)(Fe_(0.945)B_(0.055)_(0865)在19m sec速率下所制得的样品,其磁能积为14MGOe(112kJm~3)     

低温度系数Nd-Fe-B基烧结磁体

本文研究了Nd-Fe-B基烧结磁体的Br对温度依赖关系的补偿问题,添加Co、Tb或Dy可明显改善其Br和iHc的温度系数。用25%Co取代Fe,Br在25～150℃之间的温度系数得到改善,其值为-0.123～-0.075%/℃;而用60%Dy取代Nd后,Br在25～150℃之间的温度系数则为-0.075～+0.015%/℃。Nd_(0.5)Dy_(0.5)(Fe_(0.68)CO_(0.22)B_(0.08(Ga_(0.01)W_(0.01))_(5.8)磁体有最佳的温度特性,Br和iHc的温度系数分别为0.00和-0.422%/℃,Br=8.08KG,iHc=29.38KOe,(BH)_(max)=15.0MGOe。在260℃的高温下暴露后其磁通不可逆损失为3.1%。     

高矫顽力Nd—Fe—B基永磁合金研究

为了改善 Nd-Fe-B 磁体热稳定性,提高其内禀矫顽力(H_(CJ))及提高2:14:1相和BCC 相的居里温度(T_C)是行之有效的。本文用重稀土 Dy 部份取代 Nd,增加了2:14:1基相的各向异性场(H_A),提高了 H_(CJ)值。用 Co 部份取代 Fe,使 BCC 相的 Tc 有所提高,而并不降低 H_(CJ)值。从而获得较为满意的耐高温(200℃)使用的 Nd-Fe-B 基永磁体。对于成份为(NdDy)(Fe,Co,Nb,Ga)的合金烧结磁体,最佳磁性能为:Br=1.04T(10.4KG),H_(Cb)=803.8KA/m(10.1KOe),H_(CJ)=2045K A/m(25.7KOe),(BH)_(max)=207.7KJ/m~3(26.1MGOe)。T_c=380℃,16～100℃温度范围内开路磁通可逆平均温度系数为-0.079%/℃。在 P_c=2,240℃温度中暴露30分钟,其开路磁通不可逆损失≤5%。该合金中获得最高内禀矫顽力达28780Oe(2290KA/m)。     

高温稀土永磁材料

本文综述了高温稀土永磁Sm(Co(CuFeZr)z(z=7.0-7.7)基合金的性能特点以及在高温下矫顽力变化的情况,一般的Sm2Co17型磁体在室温下虽有较高的矫顽力Hci,但在高温时下降很多,从温的20－30KOe,下降到400℃时仅有3－6KOe,这种下降直接导致磁化曲线在第二象限的非线性变化,它将大大影响永磁电机的设计和应用,而高温稀土永磁合金,例如Sm(C0.79Fe0.09Cu0.09Zr0.03)7.69合金室温时Hci=25KOe,到400℃仍达到Hci=13KOe和（BH）max=14MGOe.     

铸造Pr-Fe-B-M合金的矫顽力和显微结构(M=Cu,Ga,Ag,Al,In,Pb)

本文叙述了铸造Pr_(17)-Fe_(77.5)-B_4-M_(1.5)(M=Cu,Ga,Ag,Al,In和Pb)合金的矫顽力与显微结构之间的关系。在合金中加入Cu,Ga,Ag等元素,可降低作为共晶组织的富Pr相的熔点,并增加了退火状态的铸造合金的矫顽力。特别是含Cu,Ga和Ag等元素的铸造合金,在723K温度下退火之后,更进一步增加了合金的矫顽力,其值最高可达732KA/m。     

稀土La掺杂和退火温度对非晶磁芯软磁性能的影响

首先制备La掺杂Fe_(78)Si_9B_(13)合金(Fe Si B-La)非晶带材,然后绕制成环型磁芯,在不同温度下进行退火处理,研究La含量和退火温度对其软磁性能的影响。结果表明,随着La含量的增加,Fe Si B-La非晶磁芯的相对起始磁导率μ_i和饱和磁感应强度B_s呈先增大后减小的趋势,而矫顽力H_c呈先减小后增大的趋势。随着退火温度的升高,Fe Si B-La非晶磁芯的μ_i、B_s、H_c、电感L_s和品质因数Q呈先增大后减小的趋势。     

铌添加对（Nd0.4Pr0．6）9Fe76B15熔淬非晶合金晶化行为及矫顽力的影响

用熔淬法制备了(Nd0.4Pr0.6)9Fe76-xNbxB15(x=0,2,3,4)非晶合金薄带,然后在600～740℃进行退火晶化.用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了添加Nb对快淬(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15非晶合金晶化行为和矫顽力的影响,发现Nb的添加改变了(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15的晶化行为,并且极大地提高了合金的矫顽力.未添加Nb的(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15非晶合金晶化时,首先转变成(Nd,Pr)2Fe23B3亚稳相,在退火温度为640℃时,亚稳相开始分解为(Nd,Pr)2Fe14B和α-Fe两相组织,随着退火温度的进一步升高,合金中的(Nd,Pr)2Fe14B相开始减少,而室温非磁性相(Nd,Pr)1.1Fe4B4逐渐增多.添加Nb的(Nd0.4Pr0.6)9Fe72Nb4B15非晶合金晶化时,先从非晶基体中析出α-Fe相,随着温度的升高,剩余的非晶相继续晶化形成(Nd,Pr)2Fe14B和Fe3B相.这说明添加Nb可以避免亚稳相的形成,促进(Nd,Pr)2Fe14B硬磁相的生成,同时细化了晶粒,改善了材料的磁性能,使合金矫顽力从未添加Nb的397.3 kA/m提高到了添加4at% Nb时的1091.2 kA/m.     

非晶(Fe_(0.045)Co_(0.86)V_(0.095)_(78)Si_8B_(14)合金磁场热处理效应的研究

本文对Co基非晶(Fe_(0.045)Co_(0.86)V_(0.095))_(78)Si_8B_(14)合金进行了不同的热处理工艺研究:无磁场退火使合金磁性能恶化;纵向磁场退火有效地消除合金的内应力局部感生各向异性和畴壁钉扎,并形成感生单轴各向异性。静态磁性获得显著提高:μ_m=147.8×10~4,H_c=0.0036Oe,μ_(0.002)=9×10~4,B_z=5880Gs,B_r/B_s=0.94,磁滞损耗显著减小,但有效磁导率较低。与纵向磁场比较,倾斜磁场退火有明显改善μ_e的作用。