發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 17:40

【摘要】：高豐度稀土永磁材料是一種重要的功能材料并且廣泛應(yīng)用于日常生活的各個(gè)方面,受到人們的關(guān)注。材料的內(nèi)稟磁性及其隨溫度的變化關(guān)系研究對(duì)于磁體成分的設(shè)計(jì)、工藝條件的優(yōu)化、適用的溫度區(qū)間以及材料性價(jià)比等都有極為重要的意義。充分了解高豐度雙主相燒結(jié)磁體的矯頑力機(jī)制對(duì)雙主相燒結(jié)磁體的生產(chǎn)制備和性能調(diào)控以及新材料的開發(fā)都具有非常重要的指導(dǎo)意義。采用雙主相方法制備含混合稀土的稀土永磁材料,不僅能夠充分利用各種稀土資源,還能減少稀土分離造成的環(huán)境污染,節(jié)約原材料成本。本文研究了MM_(13)Fe_(81)B_6(混合稀土MM的成分為L(zhǎng)a_(28.2)Ce_(52.0)Pr_(5.1)Nd_(14.7))合金的內(nèi)稟磁性能和雙主相MM_(14)Fe_(79.9)B_(6.1)/Nd_(13.5)Fe_(80.5)B_6燒結(jié)磁體的永磁性能及其矯頑力機(jī)制,并對(duì)燒結(jié)磁體不同初始狀態(tài)的磁化過(guò)程與磁疇的關(guān)系進(jìn)行了分析,得到的主要結(jié)果如下:用電弧熔煉法制備了MM_(13)Fe_(81)B_6合金,通過(guò)GSAS精修擬合XRD圖譜得出MM_2Fe_(14)B的晶格常數(shù)a=b=0.8780 nm,c=1.2185 nm,稍低于Nd_2Fe_(14)B的值。通過(guò)趨近飽和定律擬合得到300 K時(shí)MM_2Fe_(14)B晶體的飽和磁化強(qiáng)度為27.36μ_B/f.u.,其隨溫度的變化規(guī)律與Nd_2Fe_(14)B類似。利用分子場(chǎng)模型擬合了MM_2Fe_(14)B的飽和磁化強(qiáng)度與溫度的關(guān)系,擬合值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有相同的變化趨勢(shì)。使用粉末取向法制備了具有良好c軸排布的多晶取向樣品。根據(jù)磁體難軸方向磁化過(guò)程中的能量關(guān)系,通過(guò)多種辦法擬合得到300 K時(shí)MM_2Fe_(14)B的磁晶各向異性場(chǎng)μ_0H_a=4.2 T,磁晶各向異性常數(shù)K_1=1.39×10~6 J/m~3,K_2=4.2×10~5 J/m~3。利用單離子各向異性理論擬合得到MM_2Fe_(14)B晶體不同溫度的磁晶各向異性常數(shù)與實(shí)驗(yàn)值非常接近,其變化關(guān)系與Nd_2Fe_(14)B類似。隨著溫度的降低MM_2Fe_(14)B磁體在74 K會(huì)出現(xiàn)自旋重取向現(xiàn)象,10 K時(shí)自旋重取向角度達(dá)到18°。MM_2Fe_(14)B磁體的居里溫度為488 K,說(shuō)明磁體可以應(yīng)用于室溫環(huán)境。用雙主相方法制備了MM_(14)Fe_(79.9)B_(6.1)/Nd_(13.5)Fe_(80.5)B_6的比例依次為0:100、20:80和30:70的燒結(jié)磁體。磁體主要包含2:14:1主相,僅含少量α-Fe相,并且不同成分的磁體具有幾乎相同的晶粒取向度,標(biāo)準(zhǔn)差大約為14°。Nd_2Fe_(14)B的居里溫度為T_C=585.2 K。當(dāng)混合稀土MM占稀土總量的20.2 at.%和30.3 at.%時(shí),磁體具有三個(gè)不同的磁相變溫度T_(C1)、T_(C2)和T_(C3),依次為509.4 K、565 K、573.2 K和508.8 K、555.2 K、568.8 K。隨著混合稀土含量的增加,磁體內(nèi)部晶界相的含量增加,其分布的不均勻程度增加,磁體的永磁性能逐漸下降,并且磁體內(nèi)部的交換耦合作用變?nèi)?反磁化過(guò)程變得更加不一致。隨著溫度的升高,磁體的永磁性能變?nèi)?退磁曲線的方形度變差,磁體內(nèi)部晶粒的反磁化過(guò)程和晶粒之間的相互作用發(fā)生明顯變化。溫度越高,磁體中不同晶粒的反磁化過(guò)程變得越獨(dú)立,晶粒之間的交換耦合作用變?nèi)?反磁化過(guò)程更加不一致。雙主相磁體在不同溫度具有不同的矯頑力機(jī)制,200 K時(shí)磁體接近于形核型,而380 K時(shí)疇壁釘扎型占據(jù)主導(dǎo)地位;300 K的反磁化過(guò)程相對(duì)復(fù)雜,形核和釘扎兩種矯頑力機(jī)制可能共存,磁體的反磁化過(guò)程不能用單一的矯頑力機(jī)制描述。300 K的角度FORC和SORC分布曲線證實(shí),磁體確實(shí)具有兩種類型的反磁化機(jī)制。利用磁光克爾顯微鏡觀測(cè)了不同初始狀態(tài)下不同成分燒結(jié)磁體的磁疇狀態(tài)發(fā)現(xiàn),熱退磁狀態(tài)時(shí)磁體內(nèi)部晶粒為多疇狀態(tài),交流退磁狀態(tài)的晶粒則幾乎為單疇結(jié)構(gòu)。熱退磁起始磁化過(guò)程的回復(fù)曲線反映晶粒內(nèi)部磁疇壁移動(dòng)和消失的具體情況,而退磁回復(fù)曲線則體現(xiàn)晶粒的磁化反轉(zhuǎn)和晶粒之間的相互作用情況。交流退磁起始磁化的回復(fù)曲線和退磁回復(fù)曲線說(shuō)明相同的磁性質(zhì),都體現(xiàn)了磁體內(nèi)部晶粒的磁化反轉(zhuǎn)和晶粒之間的相互作用情況,并且退磁過(guò)程回復(fù)曲線與磁體的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)。熱退磁的小回線出現(xiàn)明顯的不對(duì)稱性,不同磁場(chǎng)下小回線的變化過(guò)程比較復(fù)雜,這是由于磁體內(nèi)部晶粒從多疇轉(zhuǎn)變?yōu)閱萎牶蛦萎牼Я７创呕^(guò)程混合交疊發(fā)生造成的。交流退磁的小回線具有很好的對(duì)稱性,反映的是磁體內(nèi)部晶粒的磁化反轉(zhuǎn)和晶粒之間的相互作用情況。熱退磁狀態(tài)的回復(fù)曲線和小回線過(guò)程相互等價(jià),體現(xiàn)相同的磁性質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM273
【圖文】：

高豐度稀土永磁材料的內(nèi)稟磁性和矯頑力機(jī)理研究 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士學(xué)位論文或磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨外磁場(chǎng)的變化曲線。從退磁狀態(tài)開始磁化至飽和場(chǎng)的曲線稱為起始磁化曲線。如圖 1.1 所示，通過(guò)技術(shù)飽和磁滯回線可以得到永磁材料的部分技術(shù)磁參量，如：內(nèi)稟矯頑力、剩磁、最大磁能積等。

.1.1.6 溫度系數(shù)永磁材料的磁性能在外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)也會(huì)變化，這種變化的程度溫度穩(wěn)定性，是衡量永磁材料高溫環(huán)境應(yīng)用的重要指標(biāo)。為了方便描述溫度性，人們引入了溫度系數(shù)的概念，即單位溫度變化引起的性能改變的百分比性材料一般具有負(fù)的溫度系數(shù)。永磁材料的內(nèi)稟矯頑力和最大磁能積是衡量材料性能的最關(guān)鍵指標(biāo)，因而剩磁和矯頑力溫度系數(shù)最受關(guān)注[7]。磁溫度系數(shù)： m= r( ) r(T0) r(T0)( 0)× 100%.............................................(1頑力溫度系數(shù)： h= c( ) c(T0) c(T0)( T0)× 100%...........................................(1中，Br(T)、Hc(T)依次是溫度為 T 時(shí)的剩磁和矯頑力，m和 βh依次對(duì)應(yīng)磁體度 T 到 T0之間的剩磁和矯頑力溫度系數(shù)。

第 1 章 緒論磁硬化因子。滿足 k >1 的材料可以克服任意形狀產(chǎn)生的退磁的磁化強(qiáng)度，可以作為永磁材料。k 在 0.5 到 1 之間的材料稱于 0.5 的材料則為軟磁材料，具體材料分類如圖 1.2 所示。磁材料的發(fā)展歷程材料具有一定的矯頑力，充磁后的磁體能夠保持較強(qiáng)的磁性，矯頑力的反向磁場(chǎng)的退磁作用。因而永磁體能夠?qū)ν馓峁┮欢ㄟ@些性質(zhì)使得永磁材料廣泛應(yīng)用于能源動(dòng)力和自動(dòng)化控制等領(lǐng)，永磁材料的不斷發(fā)展對(duì)科技的進(jìn)步和生產(chǎn)力的發(fā)展起到了重磁材料的具體發(fā)展過(guò)程如圖 1.3 所示。

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本文編號(hào)：2752291