《具有反常矯頑力溫度係數的永磁材料研究》是依託北京大學，由楊金波擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：具有反常矯頑力溫度係數的永磁材料研究
- 項目負責人：楊金波
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Nd-Fe-B磁體的矯頑力負溫度係數大，溫度性能欠佳，限制了它的套用範圍。探索低溫度係數或反常(正)溫度係數的永磁材料一直是人們的願望。本項目以具有反常矯頑力溫度係數的MnBi材料為研究對象，綜合利用x-ray衍射、中子衍射和磁測量等手段，並結合電子能帶結構理論計算,研究該類材料的矯頑力溫度係數反常與內稟磁性、尺寸、結構和相成份的關係。獲得矯頑力及其改變矯頑力溫度特性的機制，為開發高溫度穩定性的永磁材料提供依據。針對MnBi合金中Mn的鐵磁性有序和強磁晶各向異性的特點，研究材料的鐵磁有序和強的磁晶各向異性的起源,探索具有鐵磁性的Mn基新型永磁材料。嘗試開發以MnBi為永磁相的非稀土類納米複合磁性材料，為尋找和開發高穩定性、高性能的新型永磁材料提供基礎。
結題摘要
針對Nd-Fe-B類磁體的矯頑力溫度係數大，溫度性能欠佳，套用範圍受限的問題。本項目以具有反常矯頑力溫度係數的MnBi 材料為研究對象，綜合利用x-ray 衍射、中子衍射和磁測量等手段，並結合電子能帶結構理論計算,研究該類材料的矯頑力溫度係數反常與內稟磁性、尺寸、結構和相成份的關係，獲得了矯頑力及其改變矯頑力溫度特性的機制，開發了溫度穩定性好的的MnBi永磁材料。通過對快淬設備進行升級改造，使其轉速提高到75ms-1, 探索出了一套可以穩定製備高純度低溫相MnBi的方法，以此為基礎製備得到了高磁能積的MnBi納米磁粉，該材料具有正的矯頑力溫度係數，在250攝氏度下矯頑力可達2.5T以上。另外我們成功製備出了MnBi和Sm2Fe17Nx雜化磁體，使其高溫矯頑力係數獲得明顯改善。基於上述材料，我們對樣品的微結構、不同溫度下的晶體結構和磁結構、矯頑力機制、相變機制等做了細緻的研究；結果表明反常溫度係數與材料的結構演變緊密相關，獲得了矯頑力與溫度關係和其反常溫度係數的起源。理論上，利用電子結構計算，計算了MnBi的能帶和各向異性能與晶胞體積和化學鍵方向性的關係，表明Mn-Mn化學鍵增強對反常矯頑力的效應起了關鍵作用，為理解永磁材料其各向異性和反常矯頑力溫度係數的起源提供了依據。為了進一步提高材料的磁性能，研究了Fe,Al,Co,FeB等摻雜對樣品磁性能的影響。在開發新型鐵磁性Mn基材料方面，系統地研究了MnSb、MnAl（C），MnGa等合金的結構與磁性，獲得了一些非常有價值的結果， 例如成功製備了亞穩四方相MnAl, 並具有良好地永磁磁性。我們在硬磁-硬磁耦合磁體（MnBi-Sm2Fe17Nx）、硬磁-軟磁（MnBi-Fe）耦合磁體研究方面也做了一些準備性的實驗工作，為下一步工作奠定了基礎，我們成功製備得到了尺寸在5nm左右的Co納米顆粒和Fe納米顆粒，同時獲得了具有超高矯頑力的納米晶MnBi納米i顆粒。探索並研究了製備納米複合材料MnBi/Co的可能， 為實現納米複合磁體的目標打下了堅實的基礎， 在該基金的支持下共發表SCI文章11篇，獲得國家發明專利兩項。
