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高矫顽力无重稀土钕铁硼磁体Nd6Fe13Ga晶界设计及性能调控机制研究

批准号:
52101216
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:
刘孝莲
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:
刘孝莲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
无重稀土钕铁硼永磁材料矫顽力低的问题限制了其在电动汽车、风力发电等高温环境中的应用。研究表明,Ga掺杂形成Nd6Fe13Ga晶界相可有效提高钕铁硼磁体的矫顽力。但是,钕铁硼合金中难以形成完整均匀的非磁性Nd6Fe13Ga晶界相,是导致磁体矫顽力与理论预测值仍有较大差距的关键。基于前期的研究,本项目拟通过Nd6Fe13Ga晶界重构设计,调控晶界理化特性,系统研究其分布形态与磁性研究对矫顽力的作用规律及机理。深入分析重构晶界相磁畴结构、界面结合方式,揭示其对主相晶粒间交换耦合的作用机理,结合微磁学模拟研究重构晶界相对温度稳定性的作用规律,优化关键制备工艺,获得均匀完整Nd6Fe13Ga全新晶界相构筑最优方案,最终实现高矫顽力无重稀土永磁制备。本项目的完成将解决无重稀土永磁矫顽力低的问题,同时降低磁体成本,突破无重稀土钕铁硼永磁在高温环境的应用瓶颈,具有重要的理论意义和应用价值。
英文摘要
The low coercivity of Dy-free NdFeB permanent magnet material limits the application in the fields of electric vehicles and wind power generation. The formation of Nd6Fe13Ga grain boundary phase can effectively improve the coercivity of Ga-doped NdFeB magnets. However, it is difficult to form a complete and uniform nonferromagnetic Nd6Fe13Ga grain boundary phase in NdFeB alloy, which is the key to the large gap between the coercivity of the magnet and the theoretical value. Based on the previous research, Dy-free NdFeB permanent magnets with high coercivity are prepared through the reconstruction design and regulation of the grain boundary phase. Specifically, by designing the Nd6Fe13Ga grain boundary phase, the physical and chemical properties of the grain boundary are adjusted, and the mechanism of its distribution and magnetic research on the coercivity is discussed. Further by analyzing the magnetic domain structure and interface of the reconstructed grain boundary phase, the mechanism of exchange coupling between the main phase grains is revealed. After optimizing the key preparation process, the best structure of the new Nd6Fe13Ga grain boundary phase is obtained. Finally, Dy-free NdFeB permanent magnets with high coercivity are achieved. This project aims to solving the problem of low coercivity of Dy-free NdFeB permanent magnets. The present proposal will provide important theoretical and technical basis to achieve high magnetic performance in the Dy-free NdFeB permanent magnets, which may promote their engineering applications.
开发具有高矫顽力和高温度稳定性的无重稀土或低重稀土烧结钕铁硼永磁材料是稀土资源可持续发展和清洁能源领域应用的迫切需求。低熔点Ga掺杂形成Nd6Fe13Ga晶界相,可增强相邻铁磁晶粒的磁隔离,是提高无重稀土钕铁硼磁体矫顽力,然而Nd6Fe13Ga晶界相容易在三叉晶界聚集且呈弱磁性,导致磁体矫顽力大幅度降低。本项目采用晶界重构、高熔点元素添加、晶界添加、晶界扩散等晶界工程技术构筑完整均匀的Nd6Fe13Ga晶界相,调控晶界理化特性,探讨其分布形态与磁性,研究其对矫顽力的作用规律及激励。深入研究重构晶界相磁畴结构、界面结合方式,揭示其对主相晶粒间交换耦合的作用机理,优化反馈关键制备工艺参数,获得Nd6Fe13Ga全新晶界相构筑最优方案,最终实现高矫顽力无重稀土永磁制备。针对前期研究工作的结论和出现的问题,本项目从以下研究内容展开:一、晶界重构磁体的可控制备和矫顽力提升机制。二、揭示Nd6Fe13Ga晶界磁性调控机理。三、利用晶界工程技术调控扩散磁体核壳结构和晶界相探索矫顽力提升机制。四、晶界工程优化回收磁体晶界相结构探索钕铁硼新方向。五、其他低成本钕铁硼磁体的开发。此外,在富Ce磁体中,研究高熔点晶界添加、低熔点晶界扩散对磁体晶界相结构演变影响和矫顽力作用机制。相关成果与合作企业共同开发,晶界工程技术的推广,不仅可以有效降低磁体原材料成本,也可以提高磁体磁性能,进一步推广应用将会产生显著的经济和社会效益,有助于促进我国稀土资源的高效与平衡利用。
高性能烧结钕铁硼磁体制备及强韧化机理研 究
  • 批准号:
    Y24E010031
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    刘孝莲
  • 依托单位:
晶界扩散钕铁硼磁体核-壳结构精细调控和矫顽力提升机理研究
  • 批准号:
    52371183
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    刘孝莲
  • 依托单位:
多主相Nd-Dy-Fe-B永磁材料的构筑与多尺度耦合机制研究
  • 批准号:
    LQ19E010005
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    刘孝莲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金