Nd-Fe-B纳米双相组织的XRD表征【文献综述】.doc

PAGE 4 PAGE 3 文献综述 应用化学 Nd-Fe-B纳米双相组织的XRD表征 Nd-Fe-B系永磁材料具有较高的磁性能，且价格较低，受到了广泛的关注。纳米晶双相复合稀土永磁体是国际上八十年代末才开始竞相研究的一种新型稀土永磁材料，是由硬磁性相和软磁性相在纳米范围内复合组成的永磁材料，其特征为：基体相可以是硬磁性相，也可以是软磁性相，两相的数量可以连续的过渡。 从相组成来划分，纳米复相Nd—Fe—B永磁材料大致可分为三类： Nd2Fe14B／α-Fe型纳米相复合磁体，这种磁体是以硬磁相Nd2Fe14B为基体，均匀细小的α-Fe晶粒弥散分布于其中； (Fe3B+α-Fe)／Nd2Fe14B型复合磁体，这种复合磁体是以软磁相Fe3B为基体，α-Fe和Nd2Fe14B晶粒分布其间；α-Fe／Nd2Fe14B型复合磁体，以α-Fe为基体，Nd2Fe14B相为第二相的微观组织．在α-Fe和Nd2Fe14B晶粒之间有一层非晶相存在。 1988年荷兰Philips公司的Coehoorn等制备出了相组成为Nd2Fe14B/Fe3B的纳米复合永磁材料, 因其具有高剩磁, 高矫顽力, 高磁能积, 低稀土含量，制备原材料十分丰富，工艺简单易行以及强耐蚀性等优，纳米复合永磁材料的研究而备受重视。1993年, Skomski和Coey等人从理论上指出,材料中晶粒完全取向排列的纳米晶永磁材料的磁能积可达1MJ·/m3，约为传统烧结Nd-Fe-B磁体理论磁能积(509kJ/m3)的2倍。因此，人们投入了大量的精力，从不同方面对纳米复合磁体进行了研究。人们研究了添加元素、不同工艺和改善工艺参数(如快淬工艺中的辊速、晶化温度及时间等)，对纳米复合磁体的微结构及磁性能影响。但所有的研究都发现很难得到各向异性的纳米复合磁体。直到2003年，Lee等利用熔体快淬法制备了(Nd,Pr,Dy) Nd2Fe14B/α-Fe快淬薄带，然后在873K-1073K、100MPa-00MPa的条件下热压，接着在973K-1273K、20MPa-70MPa的条件下热变形，得到了各向异性的纳米复合磁体。在α-Fe的含量分别为4vol%和11vol%的磁体中，得到的最大磁能积分别为246 kJ/m3和191kJ/m3。在制备高性能的纳米复合磁体上取得了重大的突破。在此基础上，在制备大块、致密的各向异性纳米复合磁体上取得了激动人心的进步，所得纳米复合磁体的最佳磁能积已由246 kJ/m3上升到现在的438kJ/m3，仅略低于实验室传统烧结NdFeB磁体的最佳磁能积474 kJ/m3。 然而，由于实际制备磁性材料的微结构与理论要求相差很远，导致纳米复合永磁体的磁能积的实验值低于理论值。为了获得高性能永磁材料，发展块体各向异性复合纳米晶永磁材料势在必行。而各向异性复合纳米晶永磁粉体的制备对发展高性能粘结磁体也具有重要意义。 近年来，随着对纳米复合永磁材料的深入研究，在制备高性能纳米复合永磁材料方面也取得了显著的成绩。大致手段集中在选取不同工艺、优化工艺参数和适量添加合金元素上来。 添加合金元素是细化晶粒进而改善内禀磁性能的有效措施之一。添加元素及改变稀土含量均会影响到磁体的磁性能。添加元素可以改变磁体的微结构甚至内禀磁性能从而改善磁体性能，研究人员已对此进行了大量的研究，结果表明，Ti、C、Nb、Zr、Cu和Ga中一种或多种元素的添加对磁性能的影响较为明显。 热变形法也是目前制备各向异性磁体的常用方法之一。理论上各向异性磁体的磁能积是各向同性磁体磁能积的四倍，因此，用热变形法来制备各向异性纳米复合磁体受到了极大的关注。 Yue等, 研究了α-Fe的含量对结构和磁性能的影响：在各向同性磁体中随着α-Fe含量的增加，剩磁提高，矫顽力反而下降。Hu等对等离子烧结的磁体进行热变形研究，研究热变形温度的范围为923K-1123K，研究发现磁能积在923K时最大，晶粒趋向度也达到最大。Wojciech 等对麦格昆磁MQP-A粉末研究发现，热变形温度973K时粉末的致密度最高，在这个温度粉末晶粒尺寸和密度接近于理论值。 人们发现，每一型号的磁体都对应着某一热变形温度使得磁体性能或微观结构或晶粒尺寸得到相对比较好的结果。在纳米复合磁性粉末中，如Nd2Fe14B/α-Fe或 Nd2Fe14B/Fe3B，并不存在富稀土相，导致难以采用传统的致密化技术（如烧结或热压）来制备接近全密度的纳米磁体。同时，不会起到熔融态的富Nd相润滑的效果，进而不利于晶粒的取向，织构的形成和磁性能的提高。所以，采用粉末混合技术既克服纳米复合磁性粉末颗粒中无富稀土相的缺点，又克服传统富Nd的Nd-Fe-B粉末，稀土含量高，成本高的缺点，对工业生产具有重要的实用价值。 热变形纳米双相Nd-Fe-B永磁材料由软磁性和硬磁相组成