·1216· 北京科技大学学报 第36卷 新相(Nd,Dy)2Fe4B和(Nd,Tb)2FeaB的各向异性 铁硼磁体性能特别是矫顽力的效果是显著的 比主相大，因而可以明显提高烧结磁体的矫顽力. 15 但是，Dy/Tb的添加方式需要创新.最传统的添加 1.0 方式是直接合金化，即熔炼母合金的时候加入金属 0.5 一38UH渗镝 ---.38UH Dy/Tb,这种元素取代在提高矫顽力的同时会带来 -1.5 剩磁的下降，因为Nd与Fe的磁矩为同一方向，而 1.0 Dy/Tb与Fe为反铁磁耦合.另外，由于Dy/Tb的储 0.5 42SH,渗镝 ---,42SH 量稀少且分布很不均匀，取代后会造成磁体成本增 1.5 加.随后出现了第二种添加方式一双合金法，即 1.0 —N50,渗镝 将Nd-Fe-B粉与Dy/Tb等重稀土元素的合金或化 0.5 -.-.N50 合物粉混合制备磁体[6)，Dy/Tb主要分布在边界， 0 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 磁场kA·m少 矫顽力提高的同时剩磁下降不多，且添加量可以更 低.近期的研究热点是通过对薄片状磁体表面扩渗 图1磁体渗镝前后的退磁曲线 Dy的方法，即向薄片状（一般厚度约2mm)Nd-Fe Fig.1 Demagnetization curves of the magnets without and with Dy diffusion treatment B烧结磁体表面供给镝，在合适的热处理后，磁体的 矫顽力大幅提高而剩磁几乎不变.具体的方法主要 表1磁体渗镝前后的磁性能 有表面黏覆法9]、溅射法1、气相沉积山、晶界扩 Table 1 Magnetic properties of the magnets without and with Dy diffu- 散/渗透法[12-]等.本文主要对蒸镀镝扩渗烧结钕 sion treatment 铁硼磁体的组织结构进行分析，找出其矫顽力提高 剩磁/内禀娇顽力/最大磁能积/ 方形 磁体 的本质原因，并根据Fick第一定律，对晶界镝扩渗 (kA.m-1) (m-3) 度/% 相关过程进行模拟计算. 38UH 1.24 2125 36.8 86.4 38UH,渗镝 1.24 2579 37.6 92.3 1实验方法 42SH 1.32 1568 42.1 91.3 研究磁体由江西金力永磁科技有限公司提供. 42SH,渗镝 1.31 2005 42.3 92.0 磁体分三个牌号：38UH(中10mm×2mm)、42SH N50 1.41 979 45.8 83.7 (中10mm×2.5mm)和N50(Φ9mm×2mm).其基于 N50,渗镝 1.41 1512 48.2 88.5 不同金属在不同温度下具有不同的蒸气压特点，对 钕铁硼薄片状磁体进行900℃下Dy蒸镀扩散处理， 2.2磁体的组织结构与成分分析 并对Dy蒸镀磁体进行500℃左右退火处理.样品 图2给出了38UH、42SH和N50三个牌号磁体 经机械抛光后不腐蚀，用ZEISS的SUPRA55场发射 晶界Dy扩渗前后的背散射像.所有磁体均主要由 高分辨扫描电镜观察显微组织特别是晶界结构，并 灰黑色Nd,Fe4B基体相和白色富Nd相组成，极少 对选区进行能谱分析和线扫描、面扫描分析.根据 量的黑色区域主要是孔洞.从形态上看，有的富N Fick第一定律，以Ansys热力学瞬态分析模拟物质 相沿晶界薄层分布，有的三角形或团块状的富N 扩散过程，对烧结钕铁硼磁体表面镝扩散及晶粒表 相分布在晶界交隅处.通过对比发现，38UH样品的 面层镝扩散过程进行了模拟计算， 富Nd相含量最多，42SH的次之，N50的最少.这与 不同牌号磁体的稀土含量有关：矫顽力越高的样品， 2 实验结果与分析 稀土含量更高，晶界富稀土相更多，绝大部分 2.1磁体的磁性能 Nd2Fe4B晶粒周围有富Nd相隔离，对交换耦合起 图1是38UH、42SH和N50薄片状烧结钕铁硼 隔离作用，从而获得高的矫顽力；而磁能积越高的样 磁体晶界镝扩渗前后的退磁曲线，具体的磁性能数 品，需要更高含量的Nd,Fe4B相提供剩磁和磁能 据见表1.可见晶界镝扩渗后，38UH、42SH和N50 积，用来隔离交换耦合作用的晶界富N相相对少 磁体的矫顽力分别提高了454、437和533kA·m, 一些.对于每个牌号，晶界Dy扩渗后，晶界富稀土 即分别在原来的基础上增加了21.3%、27.9%和 相更加连续，晶界更加清晰，对隔离交换耦合作用更 54.5%,而剩磁几乎不变，磁能积因为矫顽力和方形 为有效，这是晶界Dy扩渗后磁体矫顽力提高的原 度的提高而提高，说明镝扩散对提高薄片状烧结钕 因之一北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 新 相 （ ， 和 （ ， 的 各 向 异性 铁 硼磁体性能特别 是矫顽力 的效果是显著 的 比 主相大 ， 因 而 可 以 明 显 提 高 烧 结磁 体 的 矫顽 力 但 是 ， 的 添 加 方式需 要 创 新 最 传统 的 添 加 广— 方式是直接合金化 ， 即 熔炼母合金 的 时候加 入 金 属 — 这 种 元 素 取 代 在 提 高 矫顽力 的 同 时 会 带 来 — “ 剩 磁 的 下 降 ， 因 为 与 的 磁 矩 为 同 一 方 向 ， 而 厂 了 与 为反铁磁耦合 另 外 ， 由 于 的储 ■ ⑴ 量稀少且分布很不 均匀 ， 取 代 后会造成磁 体成 本增 ‘ 力 口 随后 出 现 了 第 二种 添 加 方 式— 双合 金 法 ， 即 厂 ‘ ； ‘ 渗摘 将 粉与 等重 稀土元素 的 合金 或化 聽 合物粉混合制 备磁 体… 主要 分布 在 边 界 ， 确场 矫顽力 提高 的 同 时 剩 磁 下 降不 多 且添加 量 可 以 更 低 近期 的 研究热点 是通过对薄 片 状磁体表 面扩渗 、 、 ■ ” “ 上 、 ， 、 的 方法 ， 即 向 薄 片状 （ 一 般厚度 约 烧结磁体表面供给镝 在合适 的 热处 理后 磁体的 矫顽力 大 幅提高 而剩磁几乎不 变 具体 的 方法 主要 表 磁体渗 镝 前后 的磁性 能 有 表 面點 覆 法 」 戮 射 法 气相 沉 积 “ 」 晶 界 扩 散 渗透法 ⑴ 等 本文 主要 对蒸镀 镝 扩 渗 烧结钕 铁硼磁体 的 组织结 构 进 行分 析 ， 找 出 其矫顽 力 提高 剩磁 力 禀矫顽 力 最 大 磁 能 极 方形 的 本质原 因 ， 并 根 据 第 一 定 律 对 晶 界 镝 扩 渗 度 相 关过程进行模拟计算 ， 渗 镝 头验方 去 研究磁体 由 江西 金 力 永磁科技 有 限 公 司 提供 ， 渗镝 磁体分 三 个 牌 号 ： 小 、 和 小 其基于 ， 渗 镝 不 同金属 在不 同 温 度 下 具有 不 同 的 蒸 气 压特点 ， 对 钕铁硼 薄 片状磁体进行 蒸镀扩散处理 ， 磁体 的 组 织 结构 与 成 分 分析 并对 蒸 镀 磁体进行 ； 左右退 火 处 理 样 品 图 给 出 了 、 和 三个牌号磁体 经机械抛光后不腐蚀 ， 用 的 场 发射 晶 界 扩渗前后 的 背 散射像 所有 磁体均 主 要 由 高分辨扫 描 电 镜观察 显 微组 织 特 别 是 晶 界 结构 并 灰黑色 基 体 相 和 白 色 富 相 组 成 极 少 对选 区 进行能 谱分 析 和 线 扫 描 、 面 扫 描 分析 根 据 量 的 黑 色 区 域 主要是孔洞 从形 态 上看 ， 有 的 富 第 一 定 律 ， 以 热 力 学 瞬 态分析模 拟 物 质 相 沿 晶 界 薄 层， 布 ， 有 的 三 角 形 或 团 块 状 的 富 扩散过程 对烧结钕 铁 硼 磁体 表 面 镝 扩 散及 晶 粒表 相分布在 晶 界交隅 处 通过对 比 发 现 ， 样 品 的 面层镝扩散过程进行 了 模拟计算 富 相 含量最多 ， 的 次之 的 最少 这 与 剛 細 ± 龍钱： 翻力 口 口 口 ， 头验 口 果 与 分析 稀 土 含 量 更 高 ， 晶 界 富 稀 土 相 更 多 ， 绝 大 部 分 磁体 的 磁性能 晶 粒周 围 有 富 相 隔 离 ， 对 交换 耦 合 起 图 是 、 和 薄 片 状烧结 钕铁硼 隔 离作用 ， 从而获得高 的矫顽力 ； 而磁能积越高 的 样 磁体 晶 界镝扩渗前后 的 退 磁 曲 线 ， 具体 的 磁性 能 数 品 ， 需 要 更 高 含 量 的 相 提 供剩 磁 和 磁 能 据 见 表 可 见 晶 界 镝 扩 渗 后 ， 、 和 积 用来 隔 离 交换 耦合作 用 的 晶 界 富 相 相 对 少 磁体 的 矫顽 力 分别 提 高 了 、 和 人 ， 一 些 对 于每个牌 号 ， 晶 界 扩 渗 后 ， 晶 界 富 稀 土 即 分 别 在 原 来 的 基 础 上 增 加 了 、 和 相更加 连续 ， 晶 界更加 清 晰 对隔离交换耦合作用 更 ， 而剩 磁几乎不变 ， 磁能积 因 为 矫顽力 和 方形 为 有效 这是 晶 界 扩 渗 后 磁体 矫顽 力 提 高 的 原 度 的 提高 而提高 ， 说 明 镝扩 散 对提 高 薄 片 状 烧结钕 因 之一