片状微纳米稀土永磁材料制备及物理性质研究

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最近几年在用表面剂辅助高能球磨技术制备RCo5(R=Sm、Pr、Y、Ce)纳米稀土永磁材料研究中,发现球磨产物为一种具有较高形貌比的多晶的片状粒子,更为特殊的是这种片状粒子具有片外织构,即其组成的晶粒的c轴垂直于片状粒子的表面。这一发现对于制备高性能各向异性粘结磁体具有重要的意义。烧结NdFeB是目前性能最好的永磁材料,各向异性的NdFeB粘结磁体正在不断发展之中。若NdFeB材料能够通过表面剂辅助高能球磨技术获得与RCo5材料相似的各向异性的片状粒子,将为各向异性NdFeB粘结磁体开辟一条新途径。本文主要基于R2Fe14B材料,研究表面剂辅助高能球磨对产物形貌及织构的影响及物理机制,探索开发新的各向异性粘结NdFeB磁粉制备技术。主要工作如下:1.以电弧熔炼的Nd2Fe14B铸锭为前驱物,采用表面剂辅助高能球磨技术,得到了Nd2Fe14B片状粒子。将此片状粒子在磁场下制成了颗粒膜。经XRD和磁性能测试证实,球磨较短时间时,组成颗粒膜的Nd2Fe14B粒子是单晶的,在磁场的作用下单晶的易磁化轴(c轴)沿取向磁场方向排列,导致颗粒膜出现各向异性。进一步增加球磨时间,单晶粒子变成多晶片状粒子,组成片状粒子的晶粒晶轴随机取向,导致片状粒子进而颗粒膜失去各向异性。矫顽力随着球磨时间先增加后减小,在120分钟到达5KOe的最大值。2.以自制的和商品的NdFeB快淬粉为前驱物,采用表面剂辅助高能球磨技术,得到了NdFeB片状粒子,将此片状粒子在磁场下制成了颗粒膜。在整个球磨时间内,粒子是各向同性的多晶颗粒,不能在磁场下取向。原因是快淬粉是由更为细小的(约80纳米)的晶粒组成,球磨无法得到能够在磁场中取向的单晶颗粒。矫顽力在球磨时间小于120分钟时基本不变,原因是球磨只是粒子尺寸的减小,并未改变粒子的微结构。球磨大于120分钟,粒子发生形变,导致微结构变化,矫顽力下降。3.将表面剂辅助高能球磨技术应用到铸态Pr2Fe14B,得到与铸态Nd2Fe14B材料相似的实验结果。与Nd2Fe14B片状粒子相比,Pr2Fe14B片状粒子展现了更高的塑性和柔韧性。4.将表面剂辅助高能球磨技术应用到铸态Pr2Co14B,得到与铸态Nd2Fe14B材料相似的实验结果,证明片状粒子织构的形成与元素种类无关,主要取决于材料的晶体结构。5.SmCo5-xFex(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)铸锭经表面剂辅助高能球磨一定时间之后,呈现出片状形貌,片状粒子是多晶结构,存在织构,其内部的晶粒易磁化轴垂直于片状粒子表面,与SmCo5的情况相同。这种粒子的矫顽力会因为Fe的加入而降低,但磁化强度和磁能积会显著提高,能制成性能较好的各向异性粘结磁体。
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