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新型层状异质纳米永磁材料的构筑和性能研究

批准号:
51931007
项目类别:
重点项目
资助金额:
302.0 万元
负责人:
张湘义
依托单位:
学科分类:
金属功能材料
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
张湘义

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目针对永磁材料发展面临的饱和磁化强度与矫顽力的倒置关系这个关键科学问题,开展新型层状异质纳米永磁材料的构筑和性能研究。拟选择SmCo、NdFeB、(Nd,Dy)FeB永磁材料和FeCo软磁材料为结构组元,采用高压热压缩变形技术构筑四类SmCo基块体、层状、异质纳米结构。研究高压热压缩变形下层状结构的可控构筑;研究层状结构中硬磁纳米晶的取向生长及其与变形条件的关联,研究极端变形条件对软磁相晶粒尺寸(~10 nm)和硬磁相晶体取向(沿易磁化方向)的同时控制;研究层状结构的构筑组元和构筑方式对磁性的调控。建立块体层状异质纳米材料的变形工艺-微结构-磁性的关系。探索复杂层状异质纳米结构的构筑在解决磁化强度与矫顽力倒置关系方面的作用。本项目的构想是在我们长期研究工作基础上产生的,具有鲜明的开创性特征和研究特色。它的完成将推动永磁材料学科前沿取得突破,发展永磁材料制备的新原理和新技术。
英文摘要
In this project, to overcome the trade-off between saturation magnetization and coercivity that is a key scientific problem hindering the development of permanent-magnetic materials, the design and architecture of novel layered hybrid nanostructured permanent magnets will be carried out and their properties will be studied. SmCo、NdFeB and (Nd,Dy)FeB hard-magnetic materials and FeCo soft-magnetic material will be chosen as constituents to build four types of SmCo-based bulk, layered, hybrid nanostructures, through High-Pressure Thermal Compression (HPTC) approach. The controllable architecture of layered structure will be studied. The preferential growth of hard-magnetic nanograins under HPTC in the designed layered structure and its relationship with deformation conditions will be investigated, and a simultaneous control of the alignment of hard-magnetic nanograins along their easy magnetization axes and the grain size (~ 10 nm) of soft-magnetic phase will be studied. The magnetic properties will be tuned through varying constituent components and their arrangements in the materials. The "deformation processing - microstructure - magnetic properties" relationship for designed layered hybrid materials will be established. The role of designed complex layered hybrid nanostructures in overcoming the trade-off between the saturation magnetization and coercivity will be explored. This project is conceived based on our long-term research works and has distinctive originality, its completion will lead to a breakthrough for the frontiers of permanent magnetic material subject and produce new principles and technologies for fabricating hard-magnetic materials.
项目针对永磁材料发展面临的饱和磁化强度与矫顽力互为倒置关系这个关键科学问题,开展了新型层状异质纳米永磁材料的构筑和性能研究。建立了纳米尺度硬磁晶体取向的新理论,解决了长期以来纳米晶永磁材料发展无法实现晶体取向的重要基础科学难题。通过构筑梯度有序和层状有序异质纳米结构发现了磁化反转新机制,突破了磁化强度与矫顽力的倒置关系,创制了一系列高性能纳米晶永磁材料,促进了永磁材料学科发展。主要代表性成果如下:. 1)创新性提出了基元序构高性能永磁材料的策略,通过构筑晶粒尺寸梯度有序异质纳米永磁材料,发现了定向磁化反转新机制,在不牺牲材料饱和磁化强度前提下提高了矫顽力,破解了它们长期存在的倒置关系,获得了当前各向同性永磁材料最高的能量密度(26 MGOe)。2)通过构筑各向异性块体层状有序纳米永磁材料,实现了软、硬磁基元交换耦合的增强,发现了多步钉扎磁化反转新机制;突破了磁化强度与矫顽力的倒置关系,获得了33 MGOe的能量密度,与相应的商业Sm2Co17型永磁材料相当,但少用稀土25%。3)项目变革传统的研究思路,创新性采用多级纳米结构的设计策略,成功破解了永磁材料多个内在的性能冲突,实验发现了多功能永磁体,其综合性能优异当代最好的Sm2Co17型高温永磁材料。. 在Science、Adv. Mater.和Nano Lett.等国际知名杂志发表SCI论文67篇,获河北省自然科学一等奖和2023年度MRL Award Impact 奖;申报国家发明专利4项,授权2项。作国际会议大会报告1次、国内外重要会议主旨和邀请报告10余次。项目成员入选中组部“国家高层次人才特殊支持计划领军人才” 1人、入选河北省杰出青年科学基金获得者和河北省百名优秀人才支持计划各1人。培养博士后3名、博士和硕士研究生共计19名。
新型层状异质纳米永磁材料的构筑和性能研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    302万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    张湘义
  • 依托单位:
组合式极端变形调控块体NdFeB/a-Fe纳米复合永磁材料的结构和性能研究
  • 批准号:
    51971196
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    张湘义
  • 依托单位:
Nd-Fe-B非晶合金晶化过程中亚稳相形成的控制与磁性增强研究
  • 批准号:
    51471144
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    张湘义
  • 依托单位:
热/力耦合变形条件下贫稀土铁基非晶合金中纳米晶的形成和生长研究
  • 批准号:
    51171164
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张湘义
  • 依托单位:
国内基金
海外基金