D0I:10.13374/j.issnl001-053x.1998.01.015 第20卷第1期 北京科技大学学报 Vol.20 No.1 1998年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1998 添加Dy和Nb的纳米复合Pr,Fe,4B/a-Fe 永磁合金结构和磁性 王佐诚 周寿增乔祎张茂才高学绪赵青 王润 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了添加Dy和b对纳米复合Pr,FeB/a-Fe永磁合金形成，组织结构及磁性的影响.结 果表明：P,FeB。非晶带的晶化过程，在a-Fe相初始晶化之后，出现Pr,FeB,亚稳相，最终形成 Pr,Fe4B+a-Fe两相组织.而添加Dy或同时添加Dy和Nb后晶化过程不出现亚稳相.添加Dy和 Nb元素显著地提高了纳米复合永磁合金的磁性能.最终获得了磁性能为H,=702.4kAm, B.=1.03T,(BH)=132.6kJ/m的纳米晶复合PDy,Fe4Nb,B。永磁材料. 关键词添加Dy和Nb:纳米复合磁体；剩磁增强 分类号TG132.2 纳米复合永磁材料是近几发展起来的一类新型永磁材料，其理论磁能积高达10J/',可 望发展成为新一代高性能永磁材料.目前，已制备出剩余磁化强度B高达0.75~0.8M的纳 米复合永磁材料，但其矫顽力H,仅能达到480kA/m.提高矫顽力是纳米晶复合永磁材料的 关键.为了提高其矫顽力，同时保持优良的综合磁性能，本文研究了添加Dy和Nb元素对纳 米复合Pr,Fe4B/a-Fe永磁合金组织结构和磁性能的影响. 1实验方法 合金的名义成分为P,-DyF心5-Nb,B,(x=0,1；0≤y≤2).用真空感应熔炼母合金， 然后用单辊急冷法制备非晶薄带.将所得薄带在真空中进行晶化退火处理，以获得理想的纳 米晶组织.用DTA、X射线衍射分析及热磁分析研究了非品晶化过程中的相转变.室温磁性 能由振动样品磁强计测量，最大外加场为1600kA/m. 2实验结果 实验表明，熔体激冷态（淬态）所有试验合金都处于非晶态，它们的硬磁性能很低，H约 0.8kAm,J,=0.01T.淬态非品合金薄带经不同温度退火处理，找出获得最佳磁性能的退火 温度，称为最佳退火温度.表1是添加Dy或Dy和Nb的Pr,-DyFe5-,Nb,B,(x=O,1y=0, 0.5,1.0,1.5,2.0)的非晶带经最佳退火温度退火10min后，形成的纳米晶复合永磁体的性 能.图1是A,B和D3种合金的退曲线.由图和表1可见：相对于B=1/2J(Pr,FeB)=0.78T 来说，这些合金的B,均大于0.78T,均有剩磁增强效应，其中B和F合金的剩磁增强效应较 1995-11-02收稿王佐诚男，31岁，博士周寿增男，62岁，教授，博导 *国家自然科学基金资助课题
第 2 0卷 l , 98 年 第 l 期 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f Un i v e r s i t y o f cS i e n e e a n d T e e h n o I 0 g y B e ij i n g V 0 1 . 2 0 N O . l F e b . 1 9 8 添加 D y 和 N b 的纳 米复合 p r ZF e 14B / a 一 F e 永磁合金结构和 磁性 王佐诚 周 寿增 乔 伟 张茂才 高学绪 赵 青 王 润 北京科技大学新金属 材料国 家重点实验室 , 材料科学 与工 程学 院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 研究了 添加 伪 和 Nb 对纳米复合 P 几eF 14 B/ a 一 eF 永磁合金形成 , 组织结构及磁性的影响 . 结 果 表 明 : 气eF 85 B 。 非 晶带 的晶化过程 , 在 a 一 eF 相 初始 晶化之后 , 出现 甄 eF 2 3 B , 亚稳相 , 最终形成 气 eF 1 4 +B a 一 eF 两相组 织 · 而添加 功 或 同时添 加 切 和 Nb 后 晶化过程 不出现亚稳相 · 添加 伪 和 Nb 元 素显 著 地 提 高 了 纳 米复 合 永磁 合金 的磁性 能 最终 获 得 了 磁 性能 为 代 , = 7 02 .4 切m, rB = 1 . 03 ,T 体闭 ~ 一 1犯 · 6 k J加 , 的纳米晶复合 氏伪 I eF 84 Nb , B 。 永磁材料 . 关健词 添加 伪 和 Nb ; 纳米复合磁体 ; 剩磁增强 分类号 T G I 32 . 2 纳 米 复合永磁 材料 是 近几 发展起 来 的一类 新 型永 磁材 料 , 其理论 磁能 积 高达 1 0 6 J/ m , , 可 望 发 展成 为 新 一代 高 性 能永 磁材 料川 . 目前 , 已 制 备 出剩余磁 化 强度 Br 高达 0 . 75 一0 . 8从 的纳 米复合 永磁材 料 , 但 其矫顽 力 仪 1 仅能 达 到 4 80 k月m . 提 高 矫顽 力是 纳 米 晶复合 永磁 材 料 的 关键 . 为 了提高其矫顽 力 , 同 时保 持优 良的综 合磁性 能 , 本 文 研 究 了添 加 伪 和 Nb 元 素 对纳 米 复合 P几eF , 4 B/ a 一 eF 永磁 合 金组 织结 构和磁 性 能 的影 响 . 1 实验方 法 合金 的 名义 成 分 为 P几 一 仰 x eF 8 5 一 , , Nb 、 B 6 x( 一 0 , 1 ` 0 ` y ` 2) · 用真 空感 应熔 炼母 合金 , 然 后 用单辊 急 冷 法制 备 非 晶薄带 . 将 所 得薄带 在真 空 中进行 晶 化退 火处 理 , 以获 得理想 的纳 米晶 组 织 . 用 L门, A 、 X 射线 衍射 分 析 及 热磁 分 析 研 究 了 非 晶晶 化过 程 中的相 转变 . 室温 磁性 能 由振 动 样 品磁 强计测 量 , 最大 外加 场 为 1 6 0 k刀m . 2 实 验结果 实 验 表 明 , 熔体激 冷态 ( 淬态 )所 有 试验 合金 都 处 于 非晶 态 , 它们 的硬 磁性 能很低 , 仪 ; 约 0 . 8 k 户“ In , J r = .0 01 T . 淬 态 非晶 合 金薄带经不 同温 度 退火 处理 , 找 出获得 最佳磁性 能 的退火 温度 , 称 为最 佳退 火 温度 . 表 1 是 添加 伪 或 切 和 Nb 的 P几 _ xyD 丹 8 、 _ , 叽B 6 x( = 0, 1 ; y = 0, 0 . 5 , 1 . 0 , 1 . 5 , .2 0) 的非 晶 带经 最 佳 退 火 温 度 退 火 10 而 n 后 , 形 成 的 纳 米 晶复合永磁 体的性 能 图 l 是 A , B 和 D 3 种 合金 的退 曲线 . 由 图和 表 l 可见 : 相 对于 Br = 】2/ 以代eF l 4 )B 二.0 78 T 来说 , 这 些 合金 的 Br 均大 于 .0 78 T , 均有 剩 磁增 强效 应 , 其中 B 和 F 合金 的剩 磁增强 效应较 19 9 5 一 1 1 一 0 2 收稿 王 佐诚 男 , 31 岁 , 博士 周寿增 男 , 62 岁 , 教授 , 博 导 * 国 家 自然科学基 金资助课题 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 01. 015
Vol.20 No.1 王佐诚等：添加Dy和Nb的纳米复合PrFe14Ba-Fey永磁合金结构和磁性 ·69· 弱.A和B合金的退磁曲线上出现了一个小平台.A,C,D3个合金的剩磁增加效应最显著，它 们的B.分别增加了0.06,0.24和0.25T. 表1纳米复合永磁合金的磁性能 合金号 合金成分 H/(kA.m) B,/T (BH)ma/(kJ·m A PryFessBs 350.0 1.02 96.0 的 PrsDy FessBs 441.4 0.84 78.0 C PrsDy Fes4sNbosB6 676.3 1.02 131.2 D PrsDy FeaNb Bs 702.4 1.03 132.6 E PraDy FeasNb1sB6 591.6 0.90 112.0 P PrsDy FexaNb2Bs 575.5 0.85 96.8 用少量Dy取代Pr可显著提高纳米晶复合永磁体的矫顽力，B合金的H比A合金的提 高了26%.少量Nb取代F®也可显著提高其矫顽力.D合金的H比B合金的提高了59%.D 合金获得优异的磁性能：B=1.03T,H=702.4kA/m,(Bh=132.6kJm3.另外添加少量Nb 似乎对剩磁增强效应也有贡献.当b含量（原子分数）大于1%以后，其剩磁增强效应和H 均降低.出现上述现象，与非晶合金薄带的晶化过程和显微结构有关. 用DTA、X射线和TEM观察和分析了A,B和D3个合金的晶化过程、显微结构与磁性 能的关系.图2是A,B,D合金非晶态的DTA曲线.可见在DTA曲线上A合金分别在437， 570和690℃出现3个放热峰，在B和D非晶合金的DTA曲线上仅出现2个放热峰，即B合金 的放热峰的温度为450和590℃，D合金的为470和610℃.和A合金的相比，它们向高温区移 动，放热峰反映了合金内部发生了某些结构的变化， 1.5 D 1.0 0.5 -800-600 -400.-200 0 300400500600700800 (kA.m) VC 图1A,B和D3种非晶合金薄带经最退火后的 图2A,B和D3种非晶合金DTA曲线 退磁曲线 图3和图4分别是A合金和B合金在快淬态（非晶态）和在它们放热峰对应的温度退火 10min后的X射线衍射谱.由图可见：在第1个放热峰对应的温度退火l0min后A和B合金 均出现了a-Fe晶体；对于A合金，在第2放热峰的温度(570℃)退火，除了a-Fe晶体外还出现了 Pr,Fe2,B,和Pr,Fe,B晶体相，在第3个放热峰的温度(690℃)退火后，Pr,Fe,B,相消失，合金仅 有a-Fe+Pr,Fe,B.对于B合金，在第2个放热峰的温度(590℃)回火，合金仅存在
v .ol 20 No . 1 王佐诚等 : 添加伪和 Nb 的纳米复合 Pzr Fe 4l Ba 一 Fe y永磁合金结构和 磁性 · 69 . 弱 . A 和 B 合金 的退 磁 曲线 上 出现 了一 个小 平台 . A , C , D 3 个 合 金 的剩 磁增 加效应 最显 著 , 它 们的 Br 分别增 加 了 0 . 06 , .0 24 和 0 . 25 T . 表 1 纳米复合永磁合金 的磁 性能 合金号 合金成分 从&l( kA · m 一 勺 双/ T 渭功 m ax (/ kJ · m 一 3 ) A grP eF : 5 B 6 3 5 0 . 0 1 . 0 2 9 6 . 0 B srP 功 . eF : 5 B 6 4 4 1 . 4 0名4 7 8 . 0 C P 确卿 I eF , 石 N b 〕 . 5 B 6 6 7 6 . 3 1 . 0 2 1 3 1 . 2 D srP 伪 .民。 Nb . B 6 7 0 2 . 4 1 . 0 3 1 3 2 . 6 E P r`伪 ,民 。 3 j N b , j B 6 5 9 1 . 6 0月0 1 1 2 . 0 F P介功 , R : 3N玩B 6 5 7 5 . 5 0名 5 9 6 . 8 用 少量 功 取 代 rP 可显著提 高纳米 晶复合 永磁 体的矫 顽 力 , B 合金 的 仪 t 比 A 合金 的提 高 了 2 6 % . 少量 Nb 取代 eF 也 可 显著提 高其矫 顽力 · D 合金 的 从 , 比 B 合金 的提 高 了 59 % . D 合金 获得 优异 的磁性 能 : Br 二 1 . 03 T , 仪 , = 7 02 .4 h 叼m , (刀卿 = 1 32 . 6 kJ/ m3 . 另外 添加 少量 Nb 似乎 对剩磁增 强效应也 有贡 献 . 当 Nb 含 量 (原子分 数 ) 大 于 1 % 以 后 , 其剩 磁增 强 效应 和 仪 , 均 降低 . 出现 上 述现 象 , 与非 晶合金 薄带 的晶化过 程和 显微 结 构有 关 . 用 D J A 、 X 射线 和 T E M 观 察和 分析 了 A , B 和 D 3 个 合金 的晶化 过程 、 显微 结 构 与磁 性 能 的 关 系 . 图 2 是 A , B , D 合 金非 晶态的 DT A 曲线 . 可 见在 D l , A 曲 线上 A 合 金 分别 在 4 37 , 57 0 和 6 9 0 ℃ 出现 3 个放 热峰 , 在 B 和 D 非 晶合金 的 D丁A 曲线上 仅 出现 2 个 放热峰 , 即 B 合金 的放 热 峰 的温度 为 4 50 和 5 9 0 ℃ , D 合金 的为 4 70 和 6 10 ℃ . 和 A 合 金 的相 比 , 它们 向高 温 区 移 动 . 放热峰反 映了合金 内部发 生 了某 些结 构的变化 . 匕~ 、 D 儿 / A 0 -L 一 8 0 0 一 6 0 0 一 4 0 0 一 2 0 0 0 域kA · m 一 ’ ) 图 I A , B和 D 3种非晶合金薄带经最退火后的 退磁曲线 3 0 0 4 00 5 00 6 00 7 00 8X() t/ ℃ 图 Z A , B和 D 3种非晶合金D T A 曲线 图 3 和 图 4 分别是 A 合金和 B 合金 在快 淬态 ( 非 晶态)和 在它 们放 热峰 对应 的温度 退 火 10 而 n 后 的 X 射线 衍 射谱 . 由图可 见 : 在第 1 个放 热峰 对应 的温 度退 火 10 m in 后 A 和 B 合 金 均 出现 了a 一 eF 晶 体 ; 对于 A 合金 , 在 第 2 放热峰的温度 ( 5 70 ℃ )退火 , 除 了a 一 eF 晶 体外 还出现 了 甄eF 声 。 和 代eF l 4 B 晶体相 , 在第 3 个放 热峰 的温度 ( 6 9 0 ℃ )退火 后 , P乓eF 2 3 B 。 相 消失 , 合金 仅 有 a 一 eF + P几 eF l ; B . 对 于 B 合 金 , 在 第 2 个 放 热 峰 的 温 度 ( 5 90 ℃ ) 回 火 , 合 金 仅 存 在
二福 ” ,44
v .ol 20 No . 1 王佐诚等 : 添加伪和 Nb 的纳米复合 rzP eF l4 aB 一 eF y永磁合金结构和 磁性 · 69 . 弱 . A 和 B 合金 的退 磁 曲线 上 出现 了一 个小 平台 . A , C , D 3 个 合 金 的剩 磁增 加效应 最显 著 , 它 们的 Br 分别增 加 了 0 . 06 , .0 24 和 0 . 25 T . 表 1 纳米复合永磁合金 的磁 性能 合金号 合金成分 从&l( kA · m 一 勺 双/ T 渭功 m ax (/ kJ · m 一 3 ) A grP eF : 5 B 6 3 5 0 . 0 1 . 0 2 9 6 . 0 B srP 功 . eF : 5 B 6 4 4 1 . 4 0名4 7 8 . 0 C P 确卿 I eF , 石 N b 〕 . 5 B 6 6 7 6 . 3 1 . 0 2 1 3 1 . 2 D srP 伪 .民。 Nb . B 6 7 0 2 . 4 1 . 0 3 1 3 2 . 6 E P r`伪 ,民 。 3 j N b , j B 6 5 9 1 . 6 0月0 1 1 2 . 0 F P介功 , R : 3N玩B 6 5 7 5 . 5 0名 5 9 6 . 8 用 少量 功 取 代 rP 可显著提 高纳米 晶复合 永磁 体的矫 顽 力 , B 合金 的 仪 t 比 A 合金 的提 高 了 2 6 % . 少量 Nb 取代 eF 也 可 显著提 高其矫 顽力 · D 合金 的 从 , 比 B 合金 的提 高 了 59 % . D 合金 获得 优异 的磁性 能 : Br 二 1 . 03 T , 仪 , = 7 02 .4 h 叼m , (刀卿 = 1 32 . 6 kJ/ m3 . 另外 添加 少量 Nb 似乎 对剩磁增 强效应也 有贡 献 . 当 Nb 含 量 (原子分 数 ) 大 于 1 % 以 后 , 其剩 磁增 强 效应 和 仪 , 均 降低 . 出现 上 述现 象 , 与非 晶合金 薄带 的晶化过 程和 显微 结 构有 关 . 用 D J A 、 X 射线 和 T E M 观 察和 分析 了 A , B 和 D 3 个 合金 的晶化 过程 、 显微 结 构 与磁 性 能 的 关 系 . 图 2 是 A , B , D 合 金非 晶态的 DT A 曲线 . 可 见在 D l , A 曲 线上 A 合 金 分别 在 4 37 , 57 0 和 6 9 0 ℃ 出现 3 个放 热峰 , 在 B 和 D 非 晶合金 的 D丁A 曲线上 仅 出现 2 个 放热峰 , 即 B 合金 的放 热 峰 的温度 为 4 50 和 5 9 0 ℃ , D 合金 的为 4 70 和 6 10 ℃ . 和 A 合 金 的相 比 , 它们 向高 温 区 移 动 . 放热峰反 映了合金 内部发 生 了某 些结 构的变化 . 匕~ 、 D 儿 / A 0 -L 一 8 0 0 一 6 0 0 一 4 0 0 一 2 0 0 0 域kA · m 一 ’ ) 图 I A , B和 D 3种非晶合金薄带经最退火后的 退磁曲线 3 0 0 4 00 5 00 6 00 7 00 8X() t/ ℃ 图 Z A , B和 D 3种非晶合金D T A 曲线 图 3 和 图 4 分别是 A 合金和 B 合金 在快 淬态 ( 非 晶态)和 在它 们放 热峰 对应 的温度 退 火 10 而 n 后 的 X 射线 衍 射谱 . 由图可 见 : 在第 1 个放 热峰 对应 的温 度退 火 10 m in 后 A 和 B 合 金 均 出现 了a 一 eF 晶 体 ; 对于 A 合金 , 在 第 2 放热峰的温度 ( 5 70 ℃ )退火 , 除 了a 一 eF 晶 体外 还出现 了 甄eF 声 。 和 代eF l 4 B 晶体相 , 在第 3 个放 热峰 的温度 ( 6 9 0 ℃ )退火 后 , P乓eF 2 3 B 。 相 消失 , 合金 仅 有 a 一 eF + P几 eF l ; B . 对 于 B 合 金 , 在 第 2 个 放 热 峰 的 温 度 ( 5 90 ℃ ) 回 火 , 合 金 仅 存 在
Vol.20 No.I 王佐诚等：添加Dy和Nb的纳米复合PrFe14Ba-Fey永磁合金结构和磁性 ·71· 3 讨论 上述结果表明，A合金非晶薄带的晶化过程是：非晶(Am)→非晶(Am')+a-Fe晶体相 (437℃)→a-Fe+Pr,Fe2,B,晶体相(570C)+Pr,Fe,B晶体相→a-Fe+Pr,Fe4B晶体相 (690℃)，说明Pr,F2,B,是A合金在晶化过程中形成的亚稳相.在约680~690℃附近退火时， 亚稳态的Pr,Fe2,B,相要转变为Pr,Fe,B相.添加I%Dy(原子分数)的B合金，在590℃附近退 火后，出现a-Fe晶体相后，随后直接从Am'中晶化出Pr,Fe,:B相，亚稳定的Pr,Fe,B,相被抑 制.其原因有待进一步研究.在A合金的基础上，添加1%Dy(原子分数)取代Pr,a-F的晶化 温度与A合金相比提高约13℃，Pr,Fe4B晶化温度降低了约100℃，说明Dy的添加有利于 (PrDy),Fe,B相的形成.在B合金的基础上添加1%Nb(原子分数)取代Fe得到的D合金，和 B合金相比，其a-Fe的晶化温度提高约20℃，而Pr,Fe,B相的晶化温度降低了约90℃. 从宏观上来说非晶态合金中的Pr,Dy,Fe,Nb和B原子是均匀分布的.晶化过程破坏其 均匀性，晶化过程是原子扩撒的过程.Dy和Nb原子提高了B和D合金a-F的晶化温度，估 计与Nb和Dy原子的扩散速度较慢有关.Dy原子降低了Pr,Fe,B的晶化温度，估计与Dy,Fe14 B有更大的生成焓有关，因此添加Dy后抑制了亚稳相Pr,F©2B,的形成，并促进了2：14：1相 的形成，因而使2：14：1相的晶化温度降低100~90℃. 纳米晶复合交换耦合永磁材料的磁硬化起源于纳米晶的硬磁性相(P-,F,B)和软磁性相 (a-Fe)相边界的交换耦合作用.其前提条件是软磁相(a-Fe)的晶粒（或颗粒）尺寸必须小于 Pr,Fe4B相的磁交换作用长度L.=[4J,/w,)].对于Pr,Fe,B来说L.约(15±5)nm.TEM 观察表明，D合金中两相的平均晶粒尺寸约20m,因此它有最大的剩磁增强效应和很高的 矫顽力.当然D合金矫顽力高的另一个原因可能是1%Dy(原子分数)取代Pr,提高了2：14：1 相的各向异性场.A和B合金在退磁曲线上出现小平台，估计与其部分晶粒尺寸过大，超过了 其交换作用长度L,因为尺寸大于L,的晶粒，在反磁化过程中，在较低的负磁场下就实现了 反磁化，从而使A和B合金的退磁曲线出现小台阶. 4结论 (I)Pr,Fes:B。非晶合金的晶化过程为：Am→Am'+a-Fe→a-Fe+Pr,Fe,B,+PrFe,B→ a-Fe+Pr,Fe4B;添加Dy或同时添加Dy和Nb后，非晶合金的晶化过程变为：Am一Am'+ a-Fe→a-Fe+Pr,Fe4B,晶化过程中不出现亚稳相Pr,Fe,B,· (2)同时添加1%Dy(原子分数)和1%Nb(原子分数)具有显著的细化晶粒的作用，使得 硬磁相(Pr,Fe,:B)和软磁相(a-Fe)之间的磁交换耦合作用增强，从而显著地提高了纳米复合 Pr,Fe,B/a-Fe永磁材料的磁性能， 参考文献 I Coehoorn R.Mooij D B,Duchateau J P W B,et al.J Magn Mater,1989,80:101 (下转76页)
V o l , 2 0 N O 王 佐诚等 : 添加切和Nb 的纳米复合P rZ eF . ; aB 一 eF y 永磁合金结构和磁性 3 讨论 上述 结果 表 明 , A 合 金 非 晶 薄 带的 晶 化 过 程是 : 非 晶 (A m ) 、 非 晶 (A n l , ) + a 一 eF 晶体 相 (4 3 7 oC ) ” a 一 eF + p 几eF 2 3 B 3 晶 体 相 ( 57 0 0C ) + p 乓eF ,礴 B 晶 体 相 一 a 一 eF + p 几eF 14 B 晶 体 相 (6 9 0 ℃ ), 说 明 P几eF 2 3B , 是 A 合金在 晶化 过 程 中形成 的亚 稳相 . 在 约 6 80 一 6 90 ℃ 附 近退 火 时 , 亚稳 态的 玖eF 23 B 3相要转 变 为 P乓eF 1 4B 相 . 添加 1 % 切 ( 原子分 数 ) 的 B 合金 , 在 5 90 ℃ 附近退 火 后 , 出 现a 一 eF 晶体 相后 , 随后 直 接从 A’m 中晶 化 出 rP Z eF , ; B 相 , 亚稳 定 的 P几eF 2 3 B 3 相 被抑 制 . 其原 因有待 进一 步研究 . 在 A 合 金 的基础 上 , 添加 1 % yD (原子分 数 ) 取代 rP , a 一 eF 的晶 化 温 度 与 A 合金 相 比提 高 约 1 3 ℃ , P几eF l 4 B 晶 化 温度 降低 了 约 10 ℃ , 说 明 切 的添 加 有 利 于 (P r功) Z eF 14 B 相 的形 成 · 在 B 合金 的基 础上 添加 1 % Nb (原 子分 数 ) 取代 eF 得 到的 D 合金 , 和 B 合 金相 比 , 其a 一 eF 的晶化温 度提 高约 20 ℃ , 而 P几eF l尹 相 的晶 化温度 降低 了 约 90 ℃ . 从宏 观 上来 说 非 晶态 合金 中 的 rP , yD , eF , Nb 和 B 原子 是 均匀 分 布 的 . 晶 化过 程 破坏 其 均匀 性 , 晶 化过 程 是原 子 扩散 的过程 . 切 和 Nb 原 子提 高 了 B 和 D 合金 a 一 eF 的 晶化温 度 , 估 计与 Nb 和 yD 原子 的扩 散速度 较慢有关 . 切 原子 降低了 P几eF , 4 B 的晶化 温度 , 估计 与 切 2 eF 14 B 有更 大 的 生成 烩 有 关 , 因此添 加 yD 后抑 制 了亚稳相 rP Z eF Z: B 。 的形成 , 并促进 了 2 : 14 : 1 相 的形成 , 因而使 2 : 14 : l 相 的晶化 温度降 低 10 一90 ℃ . 纳米 晶 复合交 换祸合永 磁材 料的磁 硬化起 源于 纳 米晶 的硬磁 性 相 (P 几eF . 4 )B 和 软磁性 相 a( 一 eF )相 边 界 的交 换 藕合 作 用 . 其 前提 条 件 是 软 磁 相 a( 一 eF )的 晶 粒 ( 或 颗 粒 )尺 寸 必 须 小 于 玖eF l 4 B 相 的磁 交换 作 用长度 人 、 一 [(A sJ / u0 )z] ’ “ · 对于 P几eF ! 礴 B 来说 人 、 约 ( 1 5 士 5) nl · T E M 观 察 表明 , D 合 金 中两 相 的平 均 晶粒 尺寸 约 20 nm , 因此 它 有 最大 的 剩磁 增 强效 应 和 很高 的 矫顽 力 . 当然 D 合金 矫顽力 高 的另一个 原 因可能是 l % yD (原 子分 数 ) 取代 rP , 提高 了 2 : 14 : 1 相 的各 向异性 场 . A 和 B 合金在 退磁 曲线上 出现小平 台 , 估计 与其部分 晶粒尺 寸过大 , 超过 了 其交 换作 用长 度 入 、 . 因为 尺寸大 于 人 、 的晶 粒 , 在反 磁 化过 程 中 , 在较 低的 负磁 场下就 实现 了 反磁 化 , 从 而使 A 和 B 合金 的退 磁 曲线出现小台 阶 . 4 结论 l() P几气 S B 。 非 晶 合 金 的晶 化 过 程 为 : mA * A m ’ + a 一 eF 一 a 一 eF + rP Z eF 2 3B 。 十 P几eF } 4 B +- a 一 eF + 氏甄 4 ;B 添 加 切 或 同 时 添 加 yD 和 Nb 后 , 非 晶 合 金 的 晶化 过 程 变 为 : A nr 、 A耐 + a 一 eF 叶a 一 eF + P乓eF . 4 B , 晶 化过程 中不 出现 亚稳相 P几eF 2 3B 3 · (2 ) 同时 添加 l % 卿 (原 子分 数 ) 和 1 % Nb (原 子分 数 ) 具 有 显 著的 细化 晶粒 的作用 , 使得 硬磁 相 (P 乓eF l ; )B 和 软 磁 相 ( a 一 eF ) 之 间 的磁 交换 藕 合作 用增 强 , 从 而 显 著 地 提高 了 纳米 复 合 P乓eF l 礴 B/ a 一 eF 永 磁 材料 的磁性 能 . 参 考 文 献 C oc h o o nr R , M o o ij D B , D u c h a te a u J P W B , e t a l . J M ag n M a te r , 1 9 8 9 , 8 0 : 1 0 1 ( 下转 7 6 页 )
·76· 北京科技大学学报 1998年第1期 参考文献 I Fujikura Limited.Magnetic Wire.GB,UK Patent Application,2126 409 A.1984-05-21 2住友電氣工装株式會杜.雅着冰雪用部品.JP,公開特許公報(A),昭59一144314.19848-18 3住友重氟工業株式會社.難着雪電線.JP,公開特許公報(A),平1一95407.1989-0413 4住友電氣工業株式會杜.雅着雪電線.JP,公阴特許公報(A),平2一7304.1990-01-11 5魏宝明主编.金属腐蚀理论及应用.北京：化学工业出版社，1984.130 Calculation and Analysis of Magneto-calorific Power for Composite Wire of Magnetic Core with Conductive Layer Gao Xiaomei Zhou Shouzeng Zhang Maocai Wang Run Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 10083,China ABSTRACT The representations of magneto-calorific power P for composite wire of magnetic core with conductive layer in various shapes (columnar,tubular and sheet)are derived.The results showed that the eddy calorific power can be divided into two parts. One is relative to magnetism,electricity and the size of sample,another is relative to the adapted structure of magnetic core and conductive layer (structure factor),and to sample shape (shape factor n).The analysis indicates that the thinner the covered conductive layer is,the greater the calorific power generated by the conductor gets. KEY WORDS composite wire of magnetic core with conductive layer;magneto-calorific effect;structure factor;shape factor 舟舟舟舟守舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟☆舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟舟中中舟舟舟舟舟☆舟 (上接71页) Microstructure and Magnetic Properties of Nanocomposite Pr,Fe,B/a-Fe Hard Magnetic Alloys by Dy and Nb Substitutions Wang Zuocheng Zhou Shouzeng Qiao Yi Zhang Maocai Gao Xuexu Zhao Qing Wang Run State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials.Materials Sciences and Engineering School,Beijing 100083.China ABSTRACT The effects of Dy and Nb substitution on the formation,microstructrure and magnetic properties of Pr,FeB/a-Fe nanocomposites have been investigated.It was found that for Pr,FesB ribbons,the metastable Pr,FeB,phase occurs after the initial crys. tallization of a-Fe and prior to the formation of the finial mixture of Pr,FeB and a -Fe.However,no metastable phase was observed during the crystallization of Dy or both Dy and Nb substituted ribbons.The addition of both Dy and Nb can cause the significant improvement of the magnetic properties. KEY WORDS Dy and Nb substitutions;nanocomposite magnets;remanence enhancement
7 6 北 京 科 技 大 学 学 报 19 98年 第 l期 参 考 文 献 Fuj ik uar Li m iet d . M ga ne it e W ier . G B , U K aP et n t A PPl i c a it o n , 2 1 2 6 4 0 9 A . 19 8 4 一 0 5 一 2 1 住 友 奄氧 工 案 株 式 食社 . 雌着 冰 雪 用 部 品 . JP , 公 阴 特 爵 公 报 (A ) , 昭 59 一 14 4 3 1 4 . 1 9 8 4 一 8 一 18 住 友 奄 氟工 集 株 式 曹 社 . 雌 着 雪 霓 腺 . PJ , 公 阴 特 爵 公 报 (A ) , 平 1一9 5 4 0 7 . 1 9 8 9 一 0 4 一 13 住 友 霓 氧工 桨 株 式 含社 . 摊 着 雪 霓 腺 . -PJ , 公 阴 特 爵 公报 (A ) , 平 2一 7 3 04 . 19 9 0 一 0 1 一 1 魏宝 明主编 . 金属腐蚀理论及应 用 . 北京 : 化学工业 出版社 , 1 984 . 1 30 C a l c u l a ti o n a n d A n a ly s i s o f M a g n e t o 一 c a l o r iif c P o w e r of r C o m P o s it e W i r e o f M a g n e t i e C o r e w it h C o n d u e t i v e L ay e r G a o 石a o m e i 乃 o u 肠 o u ze n g 及 a n g 几匆 o e a i Wa n g 彻 n M a t e n al S c i e cn e an d E n g i n e e ir n g S e h o l , U S T B e ij i n g , B e ij i n g 10 0 8 3 , C h i n a A B S T R A C T hT e re Pre s e n ta it o n s o f m a g n e -to e a l o ir if e po w e r P fo r e om po s ite w ire o f m ag ne it e e o re w i ht c o n d uc it v e l ay e r i n v a ir o u s s h a pe s ( e o l tn n a r , ut b u l a r an d s he e )t aer d e ir v e d . T h e er s ul st s h o w e d ht a t ht e e d d y c al o ir if e po w e r e a n be d i v i d e d i n ot wt o P a 川` . O l l e 1 5 er l iat v e ot m ag ne it sm , e l e e itr e i yt an d ht e s i z e o f s am Pl e , an o het r 1 5 er l iat v e ot ht e ad ap et d s tr u c t u er o f m ag n e it e e o er an d e o n d cu it v e l a y e r ( s utr c ut er acf ot r平 ) , a n d ot s am P l e s h a pe ( s h a pe afC ot r 珍) . hT e an al y s i s i n d i e a et s ht a t ht e 而 n n e r ht e c o v e er d e o n d u e it v e l ay e r 1 5 , ht e g er aet r ht e e al o ir if e P o w e r g e n e ar et d 勿 ht e e o n d cu ot r g e st . K E Y W O R D S e o m P o s i et w i er o f m a g n e it c c o er w iht e o n d cu it v e l a y e r ; m a g n e ot 一 c a l o ir if c e fe e 仁s t r u c ut er afC ot r ; s h a pe acf ot r 有 安安 衡有 有有 有 有有 衡有有 有有有 有有 有有有 有有有 有有 有有 有有有 有有 有有有 有有 有有有 有有 (上接 7 1 页 ) M i e r o s t ur e ut r e p r Z F e l 4B / a 一 F e 环a n g a n d M a g n e t i e P r o P e rt i e s o f N a n o e o m P o s it e H ar d M a g n e t i e A ll o y s b y D y a n d N b S u b s ti ut ti o n s 及 o e h e n g 及 o u G a o J 豹理e 刀碑 肠 o u 韶n g Qia o K 助 a n g 人匆 o e a i 乃 a o Qin g 肠 n g 撇 n S t a t e 众y 肠bo m t o yr fo r A d v acn e d M e 囚 5 an d M a et ir al s , Mate ir al s S e i e cn e s an d E n g i n e e ir n g S c h o o l , B e ij i n g 100 0 8 3 , C hi n a A B S T R A C T hT e e fe e ts o f 切 a n d 卜七 s u b s it tu it o n o n ht e fo rm a it o n , 而 e r o s tur c utr er an d m昭 n e it c p or 详 in e s o f p rZ eF l 4 B / a 一 eF n a n co o m oP s i et s h a v e be e n i n v e s it g a et d . It w as fo un d ht at fo r p gr eF s s B 6 ir b b o n s , ht e m e ast abt l e p 乓eF 2 3 B 3 p h as e co c u sr a fet r ht e iin it al c 卿 s · alt li z a it o n o f 。 一 eF a n d p ir o r ot ht e fo mr a it o n o f ht e if n i a l m i x ut er o f rzP eF l 4 B a n d a 一 eF . H o w e v e r , n o m e ast at b l e P h as e w as o be e vr e d d u ir n g ht e c yr s alt li z a it o n o f 切 o r bo ht 切 an d N b s u b s it ut et d ir b b o n s . hT e ad d iit o n o f b o ht 切 a n d N b e an e au s e ht e 5 19 面if e an t im Por v e m e n t o f ht e m ag n e it e P or pe irt e s . K E Y W O R D S 切 an d N b s u b s it t u it o n s ; n a n co o m P o s i et m a g n e st ; er m a n e n e e e hn a n e e m e n t
