纳米复合永磁材料制备工艺与有效各向异性及矫顽力的研究

论文摘要

永磁材料是一种具有实现机械能与电磁能相互转换功能的磁性材料,由于永磁材料的能量转化功能和磁的各种物理效应,使其成为计算机、网络信息、家用电器、通讯、交通运输、航空航天等诸多高新技术领域的核心器件。纳米复合永磁材料是一种新型的稀土永磁材料,由软磁性相和硬磁性相在纳米尺寸范围内复合而成,有望发展成为新一代稀土永磁材料。目前实验上制备的纳米复合永磁材料的磁能积与理论预期值相差较大,原因是纳米复合永磁材料虽然具有较高的剩磁,但矫顽力下降太多,限制了磁能积的提高。如何在保持较高的剩磁的同时最大限度的提高矫顽力成为提高纳米复合永磁材料磁性能的关键。本文从实验和理论两方面对纳米复合永磁材料进行了研究,主要研究内容和结果如下:1.实验上研发设计了激光晶化装置,对激光晶化工艺制备纳米复合永磁材料进行了研究并制备了Nd3.7Pr3.4Dy0.9Fe86B5Nb1样品。非晶薄带晶化的最佳实验参数为:脉冲频率15Hz,激光能量700mJ,热处理时间1分钟。样品的最佳磁性能为:Hcj =6.6 kOe,,Br=1.23T, Mr/Ms =0.78,（BH）max= 18.5 MGOe。研究表明:使用激光晶化工艺制备纳米复合永磁材料具有低能耗,高效率的优点,可以在较短的时间内完成晶化处理过程,晶化处理时间和晶化处理能量精确可调。克服了传统热处理工艺晶化过程不易控制的缺陷。2.在理论上以Nd2Fe14B /α-Fe为例,考虑了晶粒之间的不同耦合状态,分别研究了晶粒尺寸对软磁性相、硬磁性相和纳米复合永磁材料的有效各向异性及矫顽力的影响,研究表明:软、硬磁性晶粒之间的交换耦合作用增加了软磁性晶粒的有效各向异性和矫顽力,相应的减弱了硬磁性晶粒的有效各向异性和矫顽力。纳米复合永磁材料的有效各向异性和矫顽力都随硬磁性相体积分数的增加而增大,随晶粒尺寸的减小而降低,当晶粒尺寸小于20nm时,矫顽力急剧降低。所以为保证实验上制备的纳米复合永磁材料具有较高的矫顽力,晶粒尺寸应保持在20nm左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 永磁材料简介
• 1.2 纳米复合永磁材料
• 1.2.1 纳米复合永磁材料简介
• 1.2.2 纳米复合永磁材料实验及理论研究
• 1.3 本文选题的意义及内容
• 2 样品制备及表征
• 2.1 样品制备工艺流程
• 2.2 实验原料选择
• 2.3 高真空电弧熔炼及单辊快淬系统
• 2.4 实验步骤
• 2.5 样品表征及测量
• 3 激光晶化法制备纳米复合永磁材料
• 3.1 激光晶化工艺简介
• 3.2 激光晶化工艺
• 3.7Pr_3.4Dy_0.9Fe₈₆B₅Nb₁ 纳米复合永磁材料的影响'>3.3 激光晶化能量对Nd_3.7Pr_3.4Dy_0.9Fe₈₆B₅Nb₁纳米复合永磁材料的影响
• 3.7Pr（3.4）Dy_0.9Fe₈₆B₅Nb₁ 纳米复合永磁材料的影响'>3.4 激光晶化时间对Nd_3.7Pr（3.4）Dy_0.9Fe₈₆B₅Nb₁纳米复合永磁材料的影响
• 3.5 SPM 分析
• 3.6 小结
• 4 纳米复合永磁材料的有效各向异性及矫顽力
• 4.1 纳米单相永磁材料的有效各向异性及矫顽力
• 4.1.1 模型与方法
• 4.1.2 计算结果与讨论
• 4.2 纳米复合永磁材料的有效各向异性及矫顽力
• 4.2.1 模型与方法
• 4.2.2 计算结果与讨论
• 4.3 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表和完成的论文
• 攻读硕士期间申请的专利
• 攻读硕士期间获得奖励