磁-热-力协同作用MnBi/Nd2Fe14B复合永磁体的织构控制及交换耦合机理
批准号:
51771176
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
吴琼
依托单位:
学科分类:
E0107.金属功能材料
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
颜冲、泮敏翔、王子生、杨洋、王凌峰
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中文摘要
近年来,稀土永磁材料的巨大需求导致稀土资源的过度消耗,新型低稀土或非稀土永磁材料成为研究热点。项目拟通过热压/热变形制备MnBi/Nd2Fe14B各向异性复合磁体,研究快速凝固及热压变形过程中锰铋合金NiAs晶型和钕铁硼合金2:14:1相纳米晶的生长和取向规律,深入分析不同流变阶段原子输运、缺陷演化、晶粒生长及滑移转动过程,实现磁-热-力协同作用诱导下对非稀土硬磁相与稀土硬磁相单轴织构的控制。阐明MnBi/Nd2Fe14B纳米复合永磁体系中交换耦合作用强度与两硬磁相分布及取向的关联性、不同温度下微磁参数与微结构参数的依赖关系,进一步探明磁体内部交换耦合和外磁场共同作用下介观磁畴结构的响应机制,为获得具有强取向低温度系数MnBi/Nd2Fe14B复合磁体提供理论依据。
英文摘要
In recent years, the huge demand of rare earth permanent magnetic materials leads to the excessive consumption of rare earth resources. In this project, MnBi/Nd2Fe14B anisotropic composite magnets are prepared by hot pressing and deformation. The growth and orientation of the NiAs phase of MnBi alloy and the 2:14:1 phase of Nd-Fe-B alloy is investigated in the process of rapid solidification and hot pressing deformation, the processes of atomic transport, defect evolution, grain growth and slip rotation are analyzed in detail, Uniaxial texture of non rare earth and rare earth hard magnetic phase is induced by the action of magnetic field, heat and pressure. The dependence of exchange coupling strength on two magnetic phase distribution and orientation, and micromagnetic parameters on microstructure parameters at different temperatures is revealed. The response mechanism of domain structure to internal exchange coupling and external magnetic field is demonstrated. The above results will contribute to the theoretical research for developing MnBi/Nd2Fe14B nanocomposite permanent magnet with strong orientation and low temperature coefficient.
永磁体,尤其是稀土基磁体,是电动汽车和风力涡轮机的关键组成部分,在能源关键技术和信息传输中处于不可或缺的地位。然而,稀土环境、战略供应以及不断增长的价格促使人们开始寻求成本低、供应风险小和磁性能优异的新型非稀土永磁体。近年来,非稀土MnBi合金因其低温金属间相(LTP)的磁晶各向异性强、饱和磁化强度高、以及独特的正矫顽力温度系数而备受关注,成为极具潜力的高温永磁体候选材料。 .本项目首先采用低能球磨工艺成功制备了高性能MnBi合金。一阶反转曲线(FORC)的分析结果表明:相比于高能球磨工艺,采用低能球磨工艺更有利于制备合金粒径更细小,整体更均匀的粉末,内禀矫顽力可高达13.1 kOe。项目创新性地进一步研究了非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助低能球磨制备各向异性Mn55Bi45合金的微结构和磁性能。研究结果表明:聚乙烯吡咯烷酮的添加可以提高Mn55Bi45合金LTP相含量和磁性能,各向异性Mn55Bi45合金矫顽力可达到14.7 kOe,饱和磁化强度为57.5 emu/g,最大磁能积为7.1 MGOe。各向异性MnBi合金矫顽力机理符合Stoner-Wohlfarth模型。基于获得的高性能MnBi合金,本项目系统研究了MnBi/Nd2Fe14B纳米复合永磁体的相合成成分、磁性相比例以及制备条件对复合材料的晶粒分布、界面结构及非平衡相变织构生长等微结构的影响规律,并探讨了非稀土-稀土永磁间交换耦合作用关系及两者内在的关联,构建控制机制。NdFeB合金与MnBi合金双硬磁相复合的磁化行为表明:NdFeB合金的添加进一步提高了MnBi合金饱和磁化强度以及剩磁比,NdFeB/MnBi双相复合磁粉具有较强交换耦合作用,磁损耗更低。.本项目的实施获得了高性能MnBi及MnBi/NdFeB永磁合金,项目研究成果有助于阐明无稀土永磁材料体系“外场-过程-结构-性能”之间的关联,探明非平衡相变过程中磁-热-力协同作用下纳米晶复合永磁体中的纳米晶织构生长及其调控机制,为实现高性能低成本纳米晶复合永磁体的微结构设计及其可控技术提供理论和实验依据依据。本项目已发表文章12篇;申请国家发明专利13项,授权国家发明专利 9项;牵头制定国家标准1项,参与修订国家标准1项;项目成果获浙江省科技进步二等奖1项。
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
Influence mechanism of Fe content on the magnetic properties of Sm2Co17-type sintered magnets: Microstructure and Microchemistry
Fe含量对Sm2Co17型烧结磁体磁性能的影响机制:显微组织和微观化学
DOI:10.1016/j.jallcom.2019.152908
发表时间:2020-03
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Yu Nengjun;Gao Wuyi;Pan Minxiang;Yang Hangfu;Wu Qiong;Zhang Pengyue;Ge Hongliang
通讯作者:Ge Hongliang
A comparative study of microstructure, magnetic, and electromagnetic properties of Zn2W hexaferrite prepared by sol-gel and solid-state reaction methods
溶胶-凝胶法与固相反应法制备Zn2W六方晶系铁氧体的微观结构、磁学和电磁性能对比研究
DOI:10.1007/s10971-020-05364-2
发表时间:2020
期刊:Journal of Sol-Gel Science and Technology
影响因子:2.5
作者:Fan Lining;Zheng Hui;Zhou Xuehai;Zhang Hongbo;Wu Qiong;Zheng Peng;Zheng Liang;Zhang Yang
通讯作者:Zhang Yang
Large Magnetoelectric Coupling in a Y-Type Hexaferrite
Y 型六角铁氧体中的大型磁电耦合
DOI:10.1002/pssb.201900257
发表时间:2020
期刊:Physica Status Solidi B-Basic Solid State Physics
影响因子:1.6
作者:Yang Yanting;Jiang Kaidi;Wu Qiong;Ge Hongliang
通讯作者:Ge Hongliang
Study of magnetic and magnetocaloric effect of Pr0.5Sr0.5-xNaxMnO3 manganites
Pr0.5Sr0.5-xNaxMnO3锰酸盐的磁效应和磁热效应研究
DOI:10.1016/j.jssc.2019.121072
发表时间:2020-02
期刊:Journal of Solid State Chemistry
影响因子:3.3
作者:Yang Hangfu;Wu Qiong;Yu Nengjun;Yu Yundan;Pan Minxiang;Zhang Pengyue;Ge Hongliang
通讯作者:Ge Hongliang
Fabrication of CoFe2O4 Nanowire Using a Double-Pass Porous Alumina Template with a Large Range of Pore Diameters
使用大孔径双通多孔氧化铝模板制备 CoFe2O4 纳米线
DOI:10.3390/cryst10040331
发表时间:2020-04
期刊:Crystals
影响因子:2.7
作者:Chen Wei;Zheng Hui;Hu Dongping;Wu Qiong;Zheng Peng;Zheng Liang;Zhang Yang
通讯作者:Zhang Yang
大塑性热变形钕铁硼纳米晶织构调控及原位重稀土晶界扩散研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:吴琼
- 依托单位:
磁场热激励Nd-Fe-B非晶合金的结构弛豫演变及磁硬化机理
- 批准号:51301158
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:吴琼
- 依托单位:
国内基金
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