鏑氫化物添加製備高矯頑力NdFeB稀土永磁材料的基礎研究

項目摘要

我國是稀土資源大國，合理和有效利用稀土資源具有特別重要的現實意義。以NdFeB為代表的稀土永磁具有最高的磁能量密度，任何需要高效將機械和電能互相轉換的地方，它都是首選或必備的能量轉換材料。儘管稀土永磁材料具有最優越的磁性能，但它卻有嚴重的弱點- - 較差的熱穩定性。服役過程中易退化為工業廢品。本項目擬在氫環境下對NdFeB系永磁體進行高磁晶各向異性場Dysprosium hydride 納微粉體摻雜並採用HD（氫爆）和HDDR（氫歧化反應）、磁場和溫度場協同作用，對製備主要技術瓶頸-鏑氫化物添加製備高矯頑力稀土永磁進行精細顯微結構與性能調控基礎研究，為我國在突破稀土永磁工業主要技術瓶頸領域提供關鍵技術保障。

結題摘要

在現代社會生活中，特別是在一些至關重要和長期可持續發展的問題上，釹鐵硼稀土永磁體扮演著越來越重要的角色。例如，由於這種強磁性永磁體有著極大的磁能量密度(BH)max以及較高的矯頑力，清潔能源產業需要大量釹鐵硼稀土永磁材料。然而，在近年來受到各界重視的混合動力以及電動汽車的發動機上使用的稀土永磁材料需要具有很高的矯頑力，從而補償其在高溫下使用時的磁性能的降低，因此，需要進一步提高其矯頑力和溫度穩定性以滿足這些套用的高要求。研究與生產上均已採用多種方法來提高釹鐵硼磁體的磁性能，如改善速凝(SC)、氫破等工藝，利用晶界擴散、添加Dy、Tb金屬或含Dy、Tb的合金化合物等方法。許多研究都取得了較好的成果，但為了在提高其矯頑力的同時，減少昂貴重稀土金屬Dy、Tb的用量以及提高其穩定性，還需要作出進一步的努力。本研究製備了名義成分為 (Nd0.8Pr0.2)30.7FebalB.98Cu0.2 的磁粉，設計了低熔點合金Dy85Ni15，通過晶界擴散的方法研究了Dy85Ni15對磁體磁性能的影響。磁體矯頑力得到顯著提高，由10.99kOe (875kA/m) 提高到15.54kOe (1237kA/m)，剩磁略微降低，然而，隨著擴散時間的延長，剩磁出現回升的趨勢。研究了Dy的吸-放氫現象，發現DyH3的完全分解溫度約為735℃。製備了名義成分為Nd13.5Fe79.75B6.75的磁粉，通過晶界添加的方法將低分解溫度DyH3與磁粉充分混合，製成粗坯，並經燒結及回火處理後得到燒結磁體。研究了DyH3添加對釹鐵硼磁體磁性能及微觀結構的影響，當其含量提高到4wt.%時，磁體矯頑力由未添加時的5.5kOe (440kA/m)增大到16.3kOe (1300kA/m)。SEM觀察表明，晶粒中形成了明顯的“核殼”結構，且晶界結構得到改善。設計並熔煉低熔點合金Dy85Ni15,製備成微粉後通過晶界添加的方法將其與名義成分為 (Nd0.8Pr0.2)30.7FebalB0.98Cu0.2 的磁粉充分混合，系統研究了晶界添加低熔點Dy85Ni15合金對釹鐵硼磁性能和微結構的影響，探究了較適宜的添加量與燒結溫度，並研究了添加量對磁體溫度穩定性的影響。當Dy85Ni15含量從0變化到4 wt.%時，磁體矯頑力Hcj從11.0kOe 增加到15.6kOe

鏑氫化物添加製備高矯頑力NdFeB稀土永磁材料的基礎研究

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