课题基金 / 基金详情

块体各向异性SmFe12型纳米晶永磁材料的制备和结构控制

批准号:
52101234
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
娄理
依托单位:
学科分类:
金属功能材料
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
娄理

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
SmFe12型化合物具有比Nd2Fe14B更优的内禀磁性。如何制备全致密块体各向异性材料是高性能SmFe12型永磁材料发展面临的关键科学问题。本项目拟采用熔体快淬和高压热压缩变形(HPTC)相结合来控制纳米晶的取向生长,制备块体各向异性SmFe12型纳米晶永磁材料。采用熔体快淬制备(Sm1-y,Zry)(Fe,Co)12-xTix非晶前驱物,然后,采用两步变形策略来控制SmFe12纳米晶的取向成核和生长。研究HPTC变形下非晶前驱物中SmFe12型纳米晶的形成、取向生长以及相演变。研究成分、非晶微结构和变形工艺对SmFe12纳米晶的织构和尺寸的调控;揭示HPTC变形下SmFe12纳米晶织构的形成机制。研究SmFe12型纳米晶材料的界面结构和磁性。建立“工艺/成分-微结构-磁性”的关系,发展高性能块体各向异性SmFe12型永磁材料制备的新原理和新技术,促进高性能永磁材料的发展。
英文摘要
SmFe12 compound has superior intrinsic magnetic properties than Nd2Fe14B. How to make full-density bulk anisotropic materials is the key scientific problem for developing high-performance SmFe12-type permanent-magnet materials. In this project, a combined strategy of melt-pinning technology and High-Pressure Thermal Compression (HPTC) deformation will be employed to introduce the oriented growth of nanocrystals and to produce bulk anisotropic SmFe12-type nanocrystalline permanent-magnet materials. First, (Sm1-y,Zry)(Fe,Co)12-xTix amorphous precursor will be produced using the melt-pinning method. Then, a two-step deformation strategy will be used to control the oriented nucleation and growth of SmFe12 nanocrystals, respectively. The crystallization transformation of amorphous precursor, the formation and preferential growth of nanoscale SmFe12 phase and phase evolutions under the HPTC will be studied. The texture and grain size of SmFe12-type nanograins will be turned using composition, amorphous precursor and deformation processing parameters. The underlying grain-alignment mechanism of SmFe12 nanograins will be revealed. The interfacial structure of fabricated bulk SmFe12-type nanocrystalline materials will be characterized and their magnetic properties will be studied. The "processing and compositions - microstructure - magnetic properties" relationships will be achieved. New methods and strategies will be developed to create high-performance bulk anisotropic SmFe12-type permanent magnets. Our studies will facilitate the development of high-performance permanent magnetic materials.
永磁材料在现代工业和高技术发展中占据核心地位,由于高温永磁材料涉及新一代武器装备和绿色能源技术(如电动汽车和风能发电)的发展,探索磁能积更高的高温永磁材料是国家的重大需求和永磁材料学科前沿。Sm(FeCo)12磁体和SmCo/FeCo纳米复合磁体具由优异的內禀参量,这些磁体研究的关键是如何将其优异的内禀磁性转变成高的外禀磁性能,为此,需要解决的关键科学问题是如何在全致密块体材料中实现硬磁晶体的取向和结构控制。本项目瞄准该关键科学问题,选取Sm(FeCo)12,Sm2Co17/FeCo,SmCo7/FeCo等纳米晶永磁材料作为研究对象,以非晶做为前驱物,通过高压热压缩强变形获得永磁纳米晶的织构同时获得细小的永磁纳米晶的晶粒尺寸。本项目详细的研究了这些纳米晶材料制备过程中非晶前驱 .物的制备条件,弄清了非晶制备工艺对所制备非晶结构、晶化动力学以及晶化过程的影响规律。研究并弄清了这些非晶在高应力(>500 MPa)和大应变(变形量>80%)的高压热压缩强束缚变形条件下永磁纳米晶的择优取向生长,以及后续高应力下的(>500 MPa)快速升温变形永磁纳米晶微结构和相演变和磁特性,获得了明显的永磁纳米晶的晶体织构,并同时具由细小的纳米晶尺寸。弄清了非晶前驱物结构和高压热压缩变形工艺参数对永磁纳米晶织构生长的调控作用以及永磁纳米晶织构形成的物理机制,获得了迄今为止磁能积最高的(15.4 MGOe)Sm(FeCo)12块体各向异性纳米晶磁体。详细研究了所制备磁体的常温和高温磁特性,建立了“成分/工艺-微结构-磁性”之间的关系,为高性能高温纳米晶永磁材料的发展提供了重要的理论依据和技术指导。
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