单双主相工艺制备Nd-Ce-Fe-B低温磁性能研究
Temperature Dependence of Magnetic Properties of Nd-Ce-Fe-B Magnets Prepared by Single and Dual Main Phase Alloy Method
本文对于单主相法和双主相法工艺制备的含铈钕铁硼烧结磁体的相组成,微结构,磁性温度特性进行了系统的研究;并进一步分析了不同制备工艺和不同热处理工艺对于其晶粒间磁交换耦合作用,磁粘滞特性,自旋重取向特性以及矫顽力机制的影响.得到的主要结果如下:1.单主相磁体中,主相晶粒成分差异不大,而双主相磁体中明显存在两种主相晶粒,一种为(Ce,RE)-Fe-B,另一种为Nd-Fe-B,且两种主相晶粒尺寸差异较大,大尺寸晶粒中Ce占总稀土含量的比例高于20%,小尺寸晶粒中Ce含量较低甚至几乎不含Ce.2.双主相高温态磁体剩磁Mr和饱和磁化强度Ms分别为135.4emu/g和163.3emu/g,经过回火处理后的回火态样品Mr和Ms有稍许下降,但双主相回火态磁体的矫顽力达到7.34kOe,所以双主相回火态综合性能最佳.3.60K至360K温度区间内双主相高温态磁体剩磁Mr和饱和磁化强度Ms均为最大值,但双主相回火态磁体综合磁性能最优.在单主相磁体回火过程中,除了发生晶界相的优化,还发生了晶界相中的Ce元素向主相晶粒的扩散;而在双主相磁体回火过程中,Ce元素向主相晶粒扩散受到抑制.差热分析显示,对单主相样品来说,回火工艺对居里点影响不大.而对于双主相样品来说,回火处理使得双主相高温态磁体的有效居里温度下降.4.通过研究(Nd0.8Ce0.2)30(Fe,TM)balB1磁体的自旋重取向温度特性,结果表明,随着测试温度的降低,单主相磁体高温态和回火态磁体的自旋重取向起始温度分别为127和129K,双主相磁体高温态和回火态磁体的起始温度为131K和133K;单主相高温态和回火态磁体自旋重取向截止温度约为80K,而双主相磁体自旋重取向截止温度约为90K.当主相晶粒中(Ce-Nd)2Fe14B晶体内Ce含量增加使得亚点阵的各向异性降低,自旋重取向温度随之而减小.表面自旋重取向从高Ce含量的(Ce-Nd)2Fe14B开始,而自旋重取向的截止温度由含Ce量最低的主相晶粒决定.这表明双主相磁体中仍然有大量少Ce或者不含Ce的主相晶粒.5.研究了(Nd0.8Ce0.2)30(Fe,TM)balB1磁体磁化强度的时间依赖性,其中双主相回火态磁体的磁粘滞系数S最低,为2.07emu/(g·s),表明在恒定磁场中双主相回火态磁体的磁化强度达到相对稳定状态的速率较快,磁化强度变化程度较小.6.通过对回复曲线进行测量,研究了(Nd0.8Ce0.2)30(Fe,TM)balB1磁体内晶粒间的磁交换耦合作用.对于本文研究的成分而言,双主相磁体的交换耦合作用强度比单主相磁体更高.以单主相回火态(Nd0.8Ce0.2)30(Fe,TM)balB1磁体为例研究了不同温度下的矫顽力机制的变化情况,在300K时表现为明显的钉扎场主导矫顽力机制的特征;120K时,同时表现出了钉扎场主导矫顽力机制和形核场主导矫顽力机制的特征.这是由于随着温度的降低,磁晶各向异性降低,磁畴壁厚度发生变化,畴壁能密度梯度减小,钉扎作用减弱.
- 作者：
- 姜智钰
- 学位授予单位：
- 钢铁研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 方以坤
- 中图分类号：
- TM27
- 关键词：
- (Ce,RE)2Fe14B磁体；双主相法；回火工艺；磁性能；磁结构
- (Ce,RE)2Fe14B magnet; dual main phase method; tempering process; magnetic properties; magnetic structure;