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宁波材料所在高丰 度钇混合稀土永磁材料研发和产业化方面取得新进展
信息来源:四川省有色冶金研 究院有限公司  2018-12-1 11:22:47
    近日,中国科学院 宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室针对南方离子型中、高钇矿的特点,在高丰度钇混合稀土永磁材料研发和产业化方面取得系列进展,通过对硬磁主相的结构设计与界面分布的优化调控,开发出具有优异耐温特 性的高矫顽力磁体,突破了高丰度稀土元素在永磁领域的应用瓶颈。
    烧结Nd-Fe-B永磁体的磁性能取 决于磁体的相组成及微观结构,而磁体相组成和微观结构主要由制备过程中合金元素冶金行为控制,研究人员首先系统研究了高丰度稀土元素La/Ce/Y在磁体制备过程中 的分布及迁移特征,澄清其对合金成相及微观组织结构的影响规律。研究发现在速凝过程中,La和Ce在合金的晶界相中 大量富集,Y主要富集于合金的 2:14:1主相中,分析表明 Y的引入可以稳定四 方相,避免La、Ce对硬磁相结构的破 坏。在后续工艺过程中,Y则进一步从晶界向 主相晶粒内部偏聚。图1反映了这种稀土冶 金行为造成的不同高丰度稀土元素在合金内分布的差异性。
    基于对该冶金行为 特征及磁体反磁化机理的认识,研究人员进一步提出了Y在主相内部偏聚的 结构设计思路,并获得了Y偏聚于主相晶粒核 心的核壳结构,如图2所示,晶粒表层的 较低的Y含量使得主相晶粒 具有更高各向异性场的壳层区域,能够有效抑制晶粒表面的反磁化形核过程,增强磁体的矫顽力。进一步通过合理设计晶界成分,利用晶界相区域的溶解析出作用,解决由于晶粒生长及稀土钇元素强烈的迁移偏聚行为造成的晶粒 黏连、晶界相缺失及偏聚的难题,成功实现了连续均匀的晶界相对核壳结构硬磁相的包覆,有效增强了晶粒间的磁隔离效应,使得高丰度钇混合稀土磁体表现出较高的室温矫顽力及优异的耐温特性,在Y替代Nd40%之内均可获得最大 磁能积大于40MGOe的磁性能, Y替代15%Nd获得矫顽力大于 17kOe的磁性能, 综合性能优于Ce取代磁体。该研究 结合主相结构调控及晶界增强技术,解决了高丰度稀土磁体成相难及结构不均匀的问题。
    相关研究成果相继 发表在IEEE Trans. Magn.(2015, 51(8): 1-4)、Appl. Phys. Lett.(2017, 110(17): 172405)、Acta Mater.(154 (2018) 343-354) 等学术期刊上,受 到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。该团队正与中国稀土六大集团之一的中国铝业进行合作,开发高丰度钇混合稀土磁体产业化技术,在中铝集团的生产基地初步实现了技术转移和批量牌号的生产(如图 3所示),并在 2018年6月于常州举办的江 苏稀土新材料产业发展论坛上进行了相关成果推介,受到稀土产业链相关单位的广泛关注。
 
【新闻来源:中国 稀土】
 
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