纳米晶Sm-Co合金的矫顽力研究进展

纳米晶Sm-Co永磁合金具有独特的矫顽力特性.综述了高能球磨和快淬两种工艺制备的纳米晶Sm-Co永磁合金的矫顽力与工艺过程、添加元素和显微组织之间关系的研究以及对相关矫顽力机制进行的探讨.     

热处理温度对Fe_(83.5)B_(15)Cu_(1.5)合金结构及性能影响

通过熔体快淬法制备具有(200)取向α-Fe晶粒的Fe83.5B15Cu1.5非晶纳米晶合金,并重点研究了在制备过程中α-Fe晶粒的产生以及贴棍面和自由面对合金结构与磁性能的影响规律。研究表明,Fe83.5B15Cu1.5合金在熔体快淬之后具有大量(200)择优方向的α-Fe晶粒。晶化热处理之后,贴辊面的微观形貌主要是球形纳米颗粒,而自由面的微观形貌主要是长度为200~300nm的片状多孔结构。经过热处理(温度390℃,保温时间10min)之后可获得最佳磁性能为:饱和磁感应强度Bs=1.83T,矫顽力Hc=8.7A/m。本研究对Fe基非晶合金软磁材料的发展具有积极意义。     

放电等离子烧结纳米晶NdFeB合金的组织特征和磁性能

通过对快淬NdFeB粉末进行放电等离子烧结(SPS),制备出各向同性NdFeB永磁材料,研究了烧结工艺对磁体组织形貌和性能的影响.结果表明,SPS烧结产生的颗粒放电导致粉末边界区域晶粒长大,形成了边界粗晶区,而粉末内部仍保持了快淬粉末的细晶结构.烧结温度和压力对晶粒尺寸有较大的影响,从而影响烧结磁体的磁性能.较低的烧结温度和高的烧结压力既可以获得高致密磁体,也可以有效减小粗晶区的尺寸,从而提高材料综合磁性能.     

Nd_2Fe_(14)B图形化点阵的微磁学模拟

以微磁学理论为基础,详细研究了厚度不变,尺寸和间距的变化对Nd_2Fe_(14)B图形化点阵磁性能和磁反转过程的影响。结果显示,当点阵厚度(20 nm)和间距(30 nm)保持不变,随着点阵半径的增大,矫顽力和交换作用能降低,静磁能逐渐增大,磁化过程由一致反转的单畴态过渡到非一致反转的多畴态;保持点阵厚度(20 nm)和点阵半径(30 nm)不变,随着点阵间距的增大,磁耦合相互作用减弱,矫顽力逐渐增大,当间距增大到40~50 nm时,磁耦合相互作用基本消失,矫顽力基本不再发生变化。     

纳米Cu粉添加对Nd_2Fe_(14)B烧结磁体性能的影响

在钕铁硼基粉中加入不同量的纳米Cu粉,采用二元合金法制备烧结磁体。结果表明,在相同的制备条件下,采用二级回火工艺制得的样品主相取向度有很明显的提高,同时α-Fe的含量也得到了有效控制。纳米Cu粉质量分数为0.25%时,样品剩磁、矫顽力、最大磁能积分别提高了3.5%、9.9%、7.8%,扫描电镜下观察晶界十分清晰、晶粒尺寸趋于均匀化,这样的结构抑制了主相的交换耦合作用,样品的矫顽力也达到较优值1127k A/m。同时,样品在0.005mol/L的H2SO4溶液中腐蚀96h后质量损失仅为0.0217g/cm3,耐腐蚀性能得到较明显的改善,硬度达到了628HV。     

B含量对FeSiBMoCrCuP系铁基纳米晶合金结构和软磁性能的影响

用单辊甩带机在大气环境下制备了Fe81-xSi13BxMo2Cr1Cu1P2(x=8.6~9.6)非晶合金带材。结果表明,对于淬态材料,当x9.5时,XRD谱中除了一个宽的漫散射峰外,还有少量的晶体衍射峰,当x≥9.5时,XRD谱只呈现了宽的漫散射峰,表明合金为非晶态。经过520℃×30min退火后,纳米晶合金的XRD谱中主要出现α-Fe(Si)相的晶体衍射峰,仅在x=8.6的样品中还出现了FeSi相的衍射峰。由DTA图谱可知,样品的一次晶化峰起始温度Tx1随B含量的增大而降低,同时第一、二次晶化峰起始温度的温差ΔTx随B含量的增加而略有减小。磁性能检测结果显示,退火后合金的起始磁导率随B含量的增加而增大,B含量为9.5和9.6的样品表现出了优异的软磁性能。     

纳米晶铁芯厚高比对变压器性能的影响

针对铁基纳米晶软磁合金的应用,研究了铁芯的厚高比对变压器性能的影响。采用Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9的铁基纳米晶合金带材,纵向裁剪成各种不同宽度的条带,并卷绕成圆环状铁芯样品,使不同宽度带材所卷绕铁芯样品的横截面积等值,将样品置于氮气保护气氛炉中进行退火处理后,用伏安法测量不同磁通密度下铁芯样品的铁损。结果表明,在保证其具有相同输出功率的前提下,铁芯的厚高比越小,其损耗越低,体积越小,而且表面积越大,因而散热性能也越好。所以厚高比小的铁芯,其铁损小、安全性能高,具有体积小、重量轻,能节约原材料的优势,具有更高的实际应用价值。     

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.     

各向异性纳米晶复合稀土磁体的研制

作者成功地开发了全密度各向异性纳米晶复合稀土永磁体,其制备技术新颖,工艺成本低.采用粉末混合技术,纳米磁体的(BH)max可以达到320～400kJ/m3(40～50MGOe).而采用粉末镀膜技术,(BH)max可达360～440kJ/m3(45～55MGOe).这样,制备各向异性纳米晶复合稀土磁体的主要技术困难就得到了克服.此外,作者观察到纳米晶粒复合磁体中软磁相的尺寸可达数十微米.这一尺寸是目前的界面交换耦合模型所建议的软磁相尺寸上限的一千倍以上.继续减小软磁相的尺寸并改善其分布将会进一步改善纳米晶粒复合磁体的磁性能.     

纳米晶合金晶粒尺寸与体积分数对高频磁损耗特性影响分析

为明确纳米晶合金高频磁损耗与其微观结构的关系,基于随机各向异性理论,建立了介观尺度下纳米晶合金的三维模型。以晶体相体积分数V和晶粒尺寸d为研究参数,从介观层面探究了微观结构的变化对高频磁损耗p_v的影响,并得出材料p_v与V和d的函数关系式。结果表明：材料p_v会随着V和d的增加而增加,且d对于材料p_v的影响更为显著。当外部磁场频率保持10 kHz不变、V从60%增大为80%时,材料p_v增长率为27.11%;相应地,d从6 nm增大到15 nm时,材料p_v增长率为51.83%。从三者之间的函数关系式也可看出,晶粒尺寸d和体积分数V都与高频磁损耗p_v正相关,但两者的指数系数却不相同,d的指数系数大于V的指数系数,因此,d的变化对于材料p_v的影响更为显著。     

非晶纳米晶软磁合金退火工艺研究进展

非晶纳米晶软磁合金具有绿色节能、成本低廉等诸多优势,已成为战略性新材料领域的研究热点之一。重点概述Fe基非晶纳米晶软磁合金的退火工艺,包括热致晶化、电/磁致晶化、热等静压晶化及薄带连续晶化工艺的新进展。     

Zn和Dy_2O_3粉末添加对放电等离子烧结纳米晶NdFeB磁体组织形貌和性能的影响

通过对混合Zn或者Dy_2O_3粉末的快淬Nd10.15Pr1.86Fe80.41Al1.67B5.91粉末进行放电等离子烧结(SPS),制备出各向同性Nd Fe B永磁材料,分别研究了两种粉末的添加对磁体组织形貌和性能的影响。结果表明,Zn可以起到细化磁体内部晶粒尺寸的作用,并且会和主相反应生成Nd Zn及Nd Zn5相;Dy_2O_3不利于磁体的致密化,其磁性能的提高被认为是粉末对于磁体内部晶粒的细化作用以及(Nd,Dy)2Fe14B相形成共同作用的结果。对于添加Zn粉末磁体,当Zn添加量为0.6wt%时,磁体获得最佳磁性能;对于添加Dy_2O_3粉末磁体,当Dy_2O_3添加量为2.0wt%时,磁体获得最佳磁性能。     

Research on motor with nanocrystalline soft magnetic alloy stator cores

We built a prototype motor with NANOMET stator cores. NANOMET is one of the several nanocrystalline soft magnetic alloys [1]. The motor iron loss and other characteristics of NANOMET were compared with 35A360, which is one of the widely used conventional electromagnetic steel sheets, and the effectiveness of the new material is shown. This paper describes the methods to build NANOMET stator cores, and presents the evaluation results of the prototype motor.     

电力技术用高Bs新型纳米晶合金

评述了国内外饱和磁感应强度Bs达1.8～1.94T以上并且工作磁通密度Bm达1.5 ～ 1.7T时的铁损优于细畴高取向硅钢的FeCuSiB(P)等系Fe基纳米晶合金的最新研究进展.重点介绍了新型Fe基纳米晶合金的成分、性能和影响性能的关键因素,讨论了国内对高Bs纳米晶合金的开发情况.     

Finemet型FeCuNbSiB系纳米软磁合金的发展和产业化

日立金属发明的Finemet型软磁合金是世界上唯一商品化产业化的纳米晶软磁合金.本文简要介绍该合金在国内外产业化的情况以及日本、德国该合金商品牌号、成分、性能的发展情况.     

基于铁基纳米晶的磁调制传感器的仿真研究

针对现有磁调制式直流传感器材料和结构上的不足,提出了一种新型磁调制式直流漏电流传感器。该传感器使用铁基纳米晶材料做磁芯,基于磁调制LR振荡器,通过检测绕组端电压的脉冲宽度变化,实现对直流漏电流大小和方向的测量。用两个反相绕在同一磁芯上的线圈进行差分的方法,来抑制零点漂移的产生,提高系统的稳定度。在仿真软件PSPICE中建立了磁调制传感器的模型。对磁调制直流传感器模型的仿真分析为后续基于铁基纳米晶的磁调制传感器的设计提供了理论依据。     

非晶纳米晶软磁材料在高效电机中的应用

以非晶纳米晶作为定(转)子铁心的非晶电机( Am-Motor)运行效率一般可达95％以上,其节能潜力非常可观.较全面地评述了非晶电机与传统材料电机相比的优越性、用于制作非晶电机的非晶纳米晶材料及其定(转)子块体器件的加工制作方法.     

FeZrNbBCu非晶和纳米晶合金高温磁性能研究

利用单辊熔淬法制备了FeZrNbBCu非晶薄带,然后通过非晶晶化方法得到纳米晶合金.研究了FeZrNbBCu非晶和纳米晶合金的磁性能与温度的关系.非晶态合金晶化升温过程中磁导率~温度曲线中出现了一个Hopkinson峰,而在晶化后的样品中没有出现,并根据各向异性的变化和磁化强度与温度的关系进行了合理的解释.对于非晶样品和晶相体积分数小的合金样品,当温度接近残余非晶居里温度时,磁导率急剧减小;而对于非晶相含量很少的样品,其磁导率随温度升高而缓慢下降,根据双相合金中交换作用模型进行了解释.     

钕铁硼永磁材料热性能的分析

介绍了钕铁硼永磁材料的热稳定性。详细说明了钕铁硼永磁材料的测试方法,并对测试结果进行了分析。得出钕铁硼永磁材料在100℃及120℃时,退磁曲线的拐点位置分布情况以及永磁材料内禀矫顽力温度系数随温度变化的趋势,对永磁电机的设计具有参考价值。