温度梯度变形条件下SmCo基非晶合金中纳米晶的取向生长和微结构控制
结题报告
批准号:
51371074
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
李晓红
依托单位:
学科分类:
E0106.金属低维与亚稳材料
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
李晓红、郭得峰、郭树青、娄理、李扬、冯招娣
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中文摘要
以SmCo5、Fe和FeCo合金为原料,采用机械合金化技术制备SmCo-Fe和SmCo-FeCo完全非晶合金以及SmCo非晶基体上含Fe(Co)晶体的部分非晶合金。在温度梯度环境下对这些非晶合金进行热机械变形。研究这些合金在温度梯度变形条件下的晶化动力学、晶化相的演变规律、纳米晶的形成和生长行为。研究温度梯度变形对非晶合金中SmCo纳米晶取向生长的诱导作用。研究SmCo非晶基体上预存的Fe(Co)晶体对热变形合金的晶化动力学、纳米晶的形成和取向生长以及变形合金微结构的影响规律。探索在温度梯度变形这种特殊条件下SmCo基非晶合金中纳米晶的取向生长条件和变形合金的微结构特征。研究SmCo合金的微结构对纳米晶的取向生长的影响。研究"热变形工艺参数(温度、速率和变形量)-微结构-磁性能"之间的关系,在此基础上制备出高性能各向异性块体SmCo/Fe(Co)纳米晶复合高温永磁材料。
英文摘要
In this project, SmCo-Fe and SmCo-FeCo amorphous alloys as well as SmCo amorphous matrix with a few Fe(Co) nanocrystals will be prepared by ball milling the commercial SmCo5, a-Fe and Co raw materials of powder particles in micrometer. These amorphous materails will be deformed and crystallized under temperature gradient environments. The crystallization kinetics, nanocrystalline phase formation and evaluation, nanocrystal nucleation and growth in the SmCo amorphous alloys suffered hot-deformation processings under temperature gradient will be studied. The effect of temperature gradient on the preferential growth of SmCo nanocrystals in the hot-deformed alloys will be investigated in details. In addition, we will also study the effect of preexisted Fe(Co) nanocrystals in amorphous matrix on crystallization kinetics, nanocrystal nucleation and preferential growth as well as the microstructures of the deformed alloys. Moreover, the conditions for yielding preference growth of SmCo nanocrystals under temperature gradient in the hot-deformed alloys and their microstructure characteristics will be achieved. The effect of microstructure of amorphous alloys on the preferential growth of SmCo nanocrystals will also be investigated. Furthermore, the relationship between thermo-mechanical processing parameters (i.e., deformation temperature, strain and strain rate), microstructures and magnetic properties of the hot-deformed alloys will be investigated in details. Based on these studies, anisotropic bulk SmCo/Fe(Co) nanocomposite magnets with excellent properties will be produced. The present study is of importance for the development of bulk anisotropic nanocomposite magnets.
本项目瞄准块体纳米复合永磁材料研究中一直制约这类材料发展的瓶颈问题:永磁纳米晶的择优取向无法与软磁纳米晶良好的形态控制(晶粒尺寸≤10 nm, 均匀分布,高的软磁含量≥30%等)同时实现开展研究工作。以SmCo-Fe和SmCo-FeCo非晶为前驱物,通过晶化动力学和原子化的研究,弄清了非晶合金晶化过程中的相演变规律,软磁相纳米晶长大的根本原因是软磁纳米晶晶化激活能小,永磁纳米晶晶化主要依赖于Co原子扩散。. 在此基础上,建立了多步调控与温度梯度下强变形相结合的制备技术,成功的实现了SmCo系块体纳米复合永磁材料中永磁纳米晶的择优取向与软磁纳米晶的尺寸( 10 纳米)、分布和含量(> 20%)等进行同时控制,获得了具有较理想结构的SmCo系块体纳米复合永磁材料。该永磁材料具有迄今为止块体纳米复合永磁材料中最高的磁能积28 MGOe,比SmCo纳米复合永磁材料文献报道的最高值提高了46%,该磁能积首次超过了对应的单相纯稀土永磁材料。进一步建立了变形工艺参数-磁体的微结构-磁性能之间的关系。揭示了该技术获得永磁纳米晶择优取向的根本原因是多场耦合强变形提高了纳米晶的应变能各向异性。并详细研究了所制备的SmCo系块体纳米复合永磁材料的高温磁特性,发现我们所制备的磁体具有良好的结构稳定性,它的矫顽力温度系数与商用的SmCo磁体相当。. 据此,建立了块体多组元异质纳米结构的微结构调控技术,实现了在块体材料中对于多组元异质纳米晶的尺寸,形状,分布,含量等结构参数进行同时调控。另外,我们将该技术应用到了单相SmCo7纳米晶磁体的制备中,首次成功的获得了具有强织构的各向异性SmCo7块状纳米晶磁体,该磁体的磁能积比相同成分磁体磁能积的最高值提高了40%。本项目的完成为探索低稀土超强永磁材料提供了新的策略和方向,将激励人们探索复杂异质纳米结构的可控生长和空前的性能。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Phase transition of nanocrystalline-amorphous Sm10.9Co66.5Fe22.6 alloy: Nucleation, growth kinetics and atomic process
纳米晶-非晶 Sm10.9Co66.5Fe22.6 合金的相变:成核、生长动力学和原子过程
DOI:10.1016/j.jallcom.2015.11.067
发表时间:2015
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Zhang Qian;Song Wenpeng;Huang Guangwei;Lou Li;Cheng Siyuan;Zhang Hongyangsu;Ji Yinhuan;Li Xiaohong;Zhang Xiangyi
通讯作者:Zhang Xiangyi
High-Temperature Magnetic Properties of Anisotropic SmCo7/Fe(Co) Bulk Nanocomposite Magnets
各向异性 SmCo7/Fe(Co) 块体纳米复合磁体的高温磁性能
DOI:10.1109/tmag.2017.2755585
发表时间:2018
期刊:IEEE Transactions on Magnetics
影响因子:2.1
作者:Wenpeng Song;Xiaohong Li;Li Lou;Yingxin Hua;Qian Zhang;Guangwei Huang;Fuchen Hou;Xiangyi Zhang
通讯作者:Xiangyi Zhang
Simultaneously increasing the magnetization and coercivity of bulk nanocomposite magnets via severe plastic deformation
通过剧烈的塑性变形同时提高块状纳米复合磁体的磁化强度和矫顽力
DOI:10.1063/1.4824032
发表时间:2013-09-30
期刊:APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子:4
作者:Li, Hailing;Lou, Li;Zhang, Xiangyi
通讯作者:Zhang, Xiangyi
DOI:10.1080/02670836.2015.1114206
发表时间:2016
期刊:Materials Science and Technology
影响因子:1.8
作者:Qian Zhang;Wenpeng Song;Xiaohong Li;Vladimir V. Stolyarov;Xiangyi Zhang
通讯作者:Xiangyi Zhang
Crystallization process and kinetics of SmCo/Fe and SmCo/FeCo partially crystallized amorphous alloys
SmCo/Fe和SmCo/FeCo部分结晶非晶合金的结晶过程和动力学
DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2015.10.034
发表时间:2016-01
期刊:Journal of Non-Crystalline Solids
影响因子:3.5
作者:Zhang Qian;Song Wenpeng;Huang Guangwei;Lou Li;Hou Fuchen;Guo Defeng;Li Xiaohong;Zhang Xiangyi
通讯作者:Zhang Xiangyi
各向异性块体异质纳米永磁材料的有序构筑及结构与磁性调控
  • 批准号:
    U22A20116
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    255.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李晓红
  • 依托单位:
各向异性块体Sm2Co17/FeCo异质纳米永磁材料的制备和结构控制
  • 批准号:
    52071279
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    李晓红
  • 依托单位:
极端热变形条件下Nd-Fe-B基非晶合金中纳米晶的取向生长和结构调控
  • 批准号:
    51771163
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李晓红
  • 依托单位:
国内基金
海外基金