《永磁材料團簇結構與磁性能研究》是依託北京科技大學，由隋延力擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：永磁材料團簇結構與磁性能研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：隋延力
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以稀土永磁合金非晶帶為研究對象，系統研究非晶原子團簇結構形成的熱力學與動力學、非晶原子團簇結構、原子團簇對晶化過程的影響，研究原子團簇結構對納米晶化過程、磁性能的影響，研究合金成份對納米晶化過程及納米晶粒尺寸的影響規律。進行納米稀土永磁合金成分設計。利用實驗研究和理論計算相結合的方法，從更微觀的層次研究Nd(Dy)Fe(NbCu)B納米晶永磁材料非晶快淬帶中原子團簇的形成機理，研究非晶和亞穩相的原子結構、及其晶化規律，從而揭示元素原子團簇在非晶晶化過程中的作用規律，建立原子結構和納米相形成間的關係，以及在晶化過程中的相變規律，實現對永磁材料最終組織結構和性能的控制。項目的開展對於從本質上搞清原子團簇對納米晶的形成，對磁疇、矯頑力機制和交換耦合作用的影響，發展非晶形核與生長理論，並在該理論指導下製備出高磁性能納米晶稀土永磁合金及其粉體。
結題摘要
納米稀土複合永磁材料具有硬磁相的高磁晶各向異性場和軟磁相的高飽和磁化強度而備受關注，而對於非晶合金的形成能力、晶化過程、非晶原子團簇結構形成的熱力學和動力學等問題研究不多，特別是對原子團簇結構對納米晶過程、磁性能的影響仍不太清楚。為此，通過對合金成分設計，優選了六類合金作為研究對象，研究了合金成分對原子團簇形成的熱力學與動力學的影響，探索了非晶和亞穩相的原子結構、非晶形成能力及其相互關係；揭示了合金元素及原子團簇對納米晶化的作用規律及其相變規律，發展非晶形核與生長理論；系統地研究了納米晶化過程、合金成分、製備工藝對非晶形成能力、原子團簇結構、組織結構和磁性能的影響，實現對組織結構和磁性能的控制。研究成果如下： (1) 最佳化設計合金成分，選擇並製備六類永磁合金，分類優選添加合金元素。 (2) 使晶化過程從多步晶化轉變為一步晶化或兩步晶化；同時抑制了亞穩相Nd2Fe23B3、Nd1.1Fe4B4相的生成以及a-Fe的異常長大。 (3) 合金元素單獨或者複合添加大大提高了非晶形成能力，聯合添加改變了非等溫晶化動力學機制。其中Dy、Ce、Co、Cu聯合Zr或Nb或Ti元素的添加，晶化方式從界面控制的多晶型晶化轉變為晶核生長受擴散控制的共晶型晶化。 (4) 揭示了有利於形成原子團簇的規律，原子團簇作為非晶厚帶晶化過程的形核中心，有助於晶粒細化和組織均勻化，其磁性能明顯高於未存在團簇的合金。 (5) 研究Nd(Pr)Fe(NbCuTi)B非晶快淬帶中原子團簇的形成機理。從混合熵、計算模擬與中子衍射實驗分別驗證了合金元素擇優占位，Ti容易進入Nd2Fe14B相，Nb只在高含量的時，進入Nd2Fe14B相。 (6) (Nd,Dy)12.3(Fe,Nb,Ti) 81.7B6單相納米晶合金的矯頑力機制是介於形核機制與釘扎機制之間，矯頑力由非均勻釘扎效應決定。 (7) 研究了六類合金的納米晶化過程、合金成分、製備工藝對非晶形成能力、原子團簇結構、組織結構和磁性能的影響。 本項目採用實驗研究和理論計算相結合的方法研究了非晶厚帶的晶化過程中組織結構、團簇結構與磁性能之間的關係，使其部分磁性能已與MQ磁粉相當。本項目的開展對於從本質上搞清原子團簇與納米晶和磁性能的關係，發展非晶形核與生長理論，並在該理論指導下，低成本製備出高磁性能納米晶稀土永磁合金具有重要意義。
