各向异性热压稀土永磁体的热变形机制及微磁结构研究

重点研究制备工艺对各向异性热压稀土永磁体性能的影响,探讨了热压永磁体的热变形机理和数学描述模型,并尝试从微磁结构的角度研究各向异性纳米晶Nd-Fe-B磁体,揭示纳米晶粒之间的静磁和交换耦合相互作用、磁化和反磁化、热退磁等微观机制。获得了最佳磁性能为:Hcj=1 157 kA/m,Br=1.465 T,(BH)max=426 kJ/m3纳米晶Nd-Fe-B磁体。     

SmCo_5/Co纳米复合多层膜的成核场

由于交换耦合纳米复合多层膜体系同时拥有硬磁相的高矫顽力和软磁相的高剩磁的优点,因此引起了业界的广泛关注。该文运用微磁学方法,并采用计算机进行模拟,系统地研究了交换耦合SmCo_5/Co多层膜体系退磁中的磁化反转过程,得到了纳米复合多层膜体系的成核场。研究发现交换耦合SmCo_5/Co多层膜体系成核场H_N随硬磁相厚度L~h和软磁相厚度L~s变化而变化的规律,成核场随软磁相厚度的增大而减小,随硬磁相厚度的增大而增大;当软、硬磁相厚度同时增大时,成核场受到的影响会变小;当硬磁相厚度L~h5nm时,软磁相对成核场起主导作用而硬磁相对成核场的影响可以忽略不计。     

反铁磁耦合软磁/硬磁双层膜体系的交换弹性反磁化特性

基于微磁学理论研究了软磁/硬磁反铁磁交换耦合双层结构体系的反磁化特性,利用一维原子链模型模拟了其反磁化过程。研究表明:当考虑了软磁层的磁晶各向异性能后,随着软磁层厚度的增大,交换弹性反磁化过程从可逆过程转变为不可逆过程。存在一个临界的软磁层厚度tc,当软磁层厚度tstc时,交换弹性反磁化过程为不可逆过程。形核场Hb随软磁层厚度的变化仅当体系的反磁化过程为可逆的交换弹性反磁化过程时才满足经验公式Hb=Hb0/tsn。     

硬磁/反铁磁交换耦合对反铁磁FeMn稳定性影响研究

采用磁控溅射方法在SiO2基体上制备了FePt/FeMn/NiFe/Ta多层膜样品,通过FeMn/NiFe双层膜交换偏置的变化研究了硬磁FePt不同磁化状态对反铁磁层FeMn的影响。实验表明,磁化了的L10相FePt能使FeMn在较薄的情况下(4.5nm)对NiFe产生比较强的交换偏置;而未被磁化的FePt对FeMn/NiFe交换偏置影响并不明显。认为更薄的反铁磁层对另外的铁磁层产生交换偏置是由于硬磁与反铁磁的界面交换耦合作用能增强反铁磁的稳定性。     

变形量对热压/热变形纳米复合Nd_9Fe_（84.5）Co_1B_（5.5）永磁体晶粒尺寸和矫顽力的影响

采用热压/热变形工艺制备纳米复合Nd9Fe84.5Co1B5.5永磁体,研究了热变形过程中的变形量对磁体平均晶粒尺寸的影响以及由此带来的晶间相互作用和矫顽力的变化。结果表明变形量54%的磁体中的硬、软磁性相的平均晶粒尺寸分别为61.0和51.8nm,与其热压状态时的两相平均晶粒尺寸（52.1和54.0nm）接近;而变形量74%的磁体中的硬、软磁性相的平均晶粒尺寸则分别显著减小至19.2和22.4nm。随着两相晶粒尺寸的显著细化,磁体中的晶间相互作用由以静磁耦合作用为主转变为以晶间交换耦合作用为主,这导致其矫顽力提高了64%。     

Dy_2O_3掺杂对机械球磨Nd_2Fe_(14)B/α-Fe复合磁体矫顽力的影响

用机械球磨法制备Nd_2Fe_(14)B/α-Fe复合磁体,研究了Dy_2O_3掺杂对纳米复合磁体磁性能的影响。结果表明,掺入Dy_2O_3能显著提高复合磁体的矫顽力,且随着Dy_2O_3掺杂量的增大最大矫顽力对应的退火温度降低。X射线衍射分析结果表明,掺入Dy_2O_3使Nd_2Fe_(14)B的晶格常数减小,也即Dy部分替代Nd后生成了(Nd,Dy)_2Fe_(14)B硬磁相。因此,复合磁体矫顽力的增强主要归因于硬磁相磁晶各向异性的提高。但是,硬磁相磁晶各向异性的提高缩短了有效交换耦合长度,表现为过量掺杂Dy_2O_3使矫顽力降低。     

首次制备各向异性纳米复合稀土永磁多层膜

正近日,中科院金属所沈阳材料科学国家实验室磁性材料与磁学研究部的科研人员在国际上首次成功制备了硬磁相、软磁相和隔离层组成的各向异性纳米复合稀土永磁多层膜。科研人员认为,制备和研究各向异性纳米复合稀土永磁多层膜材料,对弄清交换耦合机制和继续提高纳米复合磁体的磁性能十分重要。软磁材料的磁性能特征就像个子高高     

纳米复合永磁体的成分、晶粒尺寸与各向异性

以Nd2Fe14B/α—Fe为例，研究了晶粒之间交换耦合相互作用对纳米复合永磁体有效各向异性的影响。纳米复合永磁体的有效各向异性常数可用软—软、硬—硬、软—硬三种不同晶粒界面对应有效各向异性常数的统计平均值表示。计算结果表明：材料的有效各向异性常数Keff随软磁性相成分的增加而降低；在相成分比例一定的条件下，随软、硬磁性相晶粒尺寸比值的增加而增加。     

脉冲磁场退火对纳米晶复合Nd8.5Fe77Co5Zr2.7Ga0.6B6.2永磁合金磁性能的影响

对快淬Nd8.5Fe77Co5Zr2.7Ga0.6B6.2合金,采用脉冲磁场下热处理的方法制备纳米晶复合永磁材料,研究脉冲磁退火对合金的晶化过程、相组成、交换耦合作用以及磁性能的影响,结果表明,同常规退火相比,脉冲磁退火降低了合金的最佳退火温度,改善了合金的微结构,从而增强了软、硬磁性晶粒间的交换耦合作用,明显提高了合金的磁性能,经670℃脉冲磁退火后合金具有最佳的磁性能,即iHc=586kA/m,Jr=1.01T,(BH)max=138kJ/m3,最大磁能积比常规退火工艺条件下提高了15%。     

Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁的制备和性能

用超声化学法制备纳米Fe颗粒包覆的Nd2Fe14B复合粉体,将其在Ar气保护下经放电等离子烧结(SPS),得到Nd2Fe14B/α-Fe纳米晶复合磁体.Fe名义质量分数为5%的烧结磁体具有较高的磁性能:Br=0.86 T,Hci=683.8 kA/m,(BH)max=95.92 kJ/m3.烧结前对复合粉末进行适当的高能球磨,能促进显微组织进一步细化,增强软磁相与硬磁相之间的交换耦合,使相同Fe含量和烧结工艺的磁体Br和(BH)max分别提高到0.94 T和113.6 kJ/m3.     

Nd—Fe—B永磁合金的微结构和晶粒相互作用

本文介绍了Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相的晶格结构及内禀磁性，概述了Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永磁体的微结构和晶粒相互作用，磁体微结构包括晶粒尺寸，取向和结构缺陷，晶粒相互和可区分为长程静磁相互作用及近邻晶粒的交换耦合作用，我们分析了微结构相互作用的关系及其磁体性能的影响，最后介绍了具有发展前景的纳米交换耦合的双相复合永磁材料。     

Nd-Fe-B永磁合金的微结构和晶粒相互作用

本文介绍了Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相的晶格结构及内禀磁性，概述了Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永磁体的微结构和晶粒相互作用。磁体微结构包括晶粒尺寸、取向和结构缺陷。晶粒相互作用可区分为长程静磁相互作用及近邻晶粒的交换耦合相互作用。我们分析了微结构和相互作用的关系及其对磁体性能的影响，最后介绍了具有发展前景的纳米交换耦合双相复合永磁材料。     

磁场热处理对Ｎd2Fe14B／α—Ｆe纳米材料磁性和微磁结构的影响

对Ｎd2Fe14B/a－Ｆ基纳米交换耦合磁体进行了磁场热处理的研究,研究发现,退火温度在硬磁相居里点附近时（３００~400℃）有明显的处理效果,磁场处理可加强磁性相之间的耦合,提高磁体的顽力和剩磁比,磁场可以引发晶粒间的相对滑动和调整,低熔点金属Ｉn的少量添加有助于在外磁场中晶粒的转动。     

磁场热处理对Nd2Fe14B/α-Fe纳米材料磁性和微磁结构的影响

对Nd2Fe14B/α-F基纳米交换耦合磁体进行了磁场热处理的研究.研究发现：退火温度在硬磁相居里点附近时(300～400 ℃)有明显的处理效果;磁场处理可加强磁性相之间的耦合,提高磁体的矯顽力和剩磁比;磁场可以引发晶粒间的相对滑动和调整;低熔点金属In的少量添加有助于在外加磁场中晶粒的转动.     

纳米复合永磁多层膜的研究现状

纳米复合永磁材料由于其潜在的优异磁性能和商业价值,成为当今磁性材料领域的研究热点.就近几年来纳米复合永磁多层膜的发展状况,简要介绍了其制备技术、交换耦合作用、反磁化以及各向异性的研究.     

放电等离子烧结制备块状纳米晶SmCo5烧结磁体

采用放电等离子烧结（SPS）技术制备了致密纳米晶SmCo5烧结磁体，研究了磁体的结构和磁性能。X衍射结果表明，烧结磁体具有CaCu5结构，说明SPS过程可以获得稳定的1：5相。TEM观察显示，磁体由平均晶粒尺寸约为30nm的1：5相构成。室温时磁体的矫顽力高达2208kA/m，而剩磁比高达0，7，说明在纳米晶之间存在强烈的晶间交换耦合作用。烧结磁体具有良好的高温性能，773K时的矫顽力为456kA/m，矫顽力温度系数β为-0．212％/K。     

交换耦合软/硬磁双层膜体系磁动力学性质的研究

基于Laudau-Lifshitzt方程,在一维原子链模型的框架内研究了交换耦合软/硬磁双层膜体系的磁动力学性质,得到了软磁层在磁反转前处于一致磁结构和交换弹性磁反转过程中处于螺旋磁结构时的本征自旋波模式的频率及其空间分布特点,以及自旋波色散关系曲线。研究表明,软磁层的反磁化机制与自旋波的软模现象有密切关系,一阶自旋波模式的软化诱导了软磁层的磁反转,且磁反转的形式与一阶自旋波模式的空间分布状态相关。由磁动力学方法得到的磁反转临界场与近似的解析解得到的结果一致。     

纳米软、硬磁性晶粒间的交换耦合及其有效各向异性

以软磁性相α-Fe和硬磁性相Nd2Fe14B为例,研究了软、硬磁性晶粒间的交换耦合作用和有效各向异性常数〈Ksh〉随晶粒尺寸的变化关系。由于晶粒间的交换耦合作用,晶粒可分为晶粒内部无界面交换耦合作用影响和晶粒表面有界面交换耦合作用影响两部分,其各向异性常数为两部分的统计平均值。计算结果表明：对固定的软磁性晶粒尺寸Ds,〈Ksh〉随硬磁性晶粒尺寸Dh一致增加;对固定的Db,〈Ksj〉随Ds一致减小。为使软、硬磁性晶粒间的有效各向异性常数墨。保持较高的值,应控制硬磁性晶粒大于35nm,软磁性晶粒在10nm左右。     

溶胶-凝胶法制备纳米复合永磁材料中溶液pH值的影响

用溶胶-凝胶法制备了纳米复合永磁材料FesmO3/Fe2O3,通过XRD、TG/DTG、SEM及VSM的表征,研究了溶液pH值对凝胶形态、焙烧温度和磁性能的影响.实验结果表明,溶液pH值对焙烧温度和样品相态有显著的影响,在低pH值分段焙烧时,可得纳米复合永磁材料FeSmO3/Fe2O3,当pH值升到7时,只能得到单相粉体FeSmO3.分段焙烧400℃、2h及650℃、1h后,得到平均粒径在30nm、软磁相与硬磁相发生强烈的交换耦合作用的纳米复合永磁材料,由于交换耦合作用使纳米复相具有优异于单相的磁性能.     

纳米复合Pr2Fe14B/α-Fe永磁材料的交换耦合作用研究

用单辊熔体快淬法制备了由硬磁相Pr2Fe14B和软磁相α-Fe组成的纳米复合永磁薄带。根据剩磁曲线(δM-H曲线)系统研究了不同合金成分和不同工艺参数下纳米复合永磁材料晶粒间的交换耦合作用。