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经历三代的稀土永磁体发展至今,第三代稀土永磁体(Nd-Fe-B磁体)的磁能积已接近其理论极限值,满足不了高技术提出的更高要求。而双相交换耦合纳米合成材料(R2Fe14B/软磁相)的研究尚未取得重大突破。
本文通过冶炼,氢破碎,球磨,压型,等静压,烧结和回火等工艺过程制备磁体(Pr,Nd)8Fe40.3Al0.8B3.33及(Pr,Nd)8Fe46.5Al0.85B3.68,并研究均匀化热处理工艺对(Pr,Nd)8Fe46.5Al0.85B3.68磁性能及其合金内的α-Fe软磁相的影响。实验结果表明,均匀化热处理工艺可明显降低与细化α-Fe软磁相的含量,并有助于α-Fe软磁相与永磁相发生交换耦合,同时可使其矫顽力从379.6 kA/m提高到777 kA/m,磁能积从149kJ/m3提高到250 kJ/m3。
利用VSM对样品B1进行热磁分析得到M-T曲线,结果证明B1样品中含有α-Fe软磁相。通过对实验样品退磁曲线可逆与不可逆变化的研究,发现经过均匀化热处理、烧结与退火处理之后剩余的α-Fe软磁相能够与永磁相发生交换耦合,这与传统的纳米复合材料的制备工艺有所不同,本文所制备的磁体的永磁相并不是纳米级,因此可以说明永磁相处于其具有高矫顽力机制的最佳尺寸(3-5μm)状态的条件下也可以有交换耦合效应发生。这为新型稀土永磁材料的进一步研究奠定了重要基础。
为了进一步提高磁体性能并研究磁场热处理对交换耦合效应的影响,在本实验中,设计并安装了磁场热处理装置。通过磁路设计、磁场计算和最终的实际测量,磁体装置在直径为70mm空间的中心磁场大于0.9特斯拉,大于预期要求的0.7特斯拉的磁场;通过设计炉体装置,使它能够与磁场系统匹配,温度可达到900℃,大于预期要求的850℃。该设备对新型永磁材料的进一步研究提供了重要条件。