高矯頑力混合稀土永磁體的微結(jié)構(gòu)與磁性能

劉宇飛 ， 劉艷麗 ， 王鑫 ， 周建軍 ， 俎達(dá) ，賈美爽， 劉飛， 馬強(qiáng)*

（1. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010； 2.中國(guó)科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究院，江西 贛州 341000）

釹鐵硼（Nd-Fe-B）磁體自1984 年被發(fā)現(xiàn)，因其具有優(yōu)異的磁性能[1-4]，已廣泛用于傳感器和發(fā)電機(jī)制備，以及醫(yī)療領(lǐng)域。 這些應(yīng)用使得鐠/釹（Pr/Nd）的需求量增加， 但是稀土礦中Pr/Nd 元素含量相對(duì)較低。因此，采用含有鑭（La）、鈰（Ce）、Pr 和 Nd 元素的混合稀土金屬（Misch metal，MM）取代 Pr/Nd，已成為磁體研究的重要課題[5-7]。 采用MM 替代Pr/Nd 可在一定程度上減少Pr/Nd 的消耗， 但是由于La 和Ce 含量增加，La2Fe14B 或 Ce2Fe14B 固有的磁性能低于 Nd2Fe14B[8-9]，因此，即使采用雙主相工藝（2 種RE2Fe14B 主相相結(jié)合的工藝），其磁性能，特別是矯頑力也會(huì)明顯下降[10-13]。 通過(guò)雙主相工藝制備的含Ce35的磁體（w（Ce）/w（RE）=35%，RE 代表磁體中全部的稀土元素），最大磁能積（BHmax）可以達(dá)到322.62 kJ/m3，但矯頑力只有 632.82 kA/m。 采用雙主相法制備的 MM50（w（MM）/w（RE）=50%）磁體的磁性能（矯頑力 Hcj=657.50 kA/m，BHmax=289.90 kJ/m3[14]）不佳，因此,含Ce/MM 的磁體不能滿足商業(yè)生產(chǎn)的要求（即矯頑力＞955.20 kA/m）。 RE-Fe-B 磁體的矯頑力與磁體的磁晶各向異性場(chǎng)（HA）和微結(jié)構(gòu)有關(guān)[15]。 在 RE2Fe14B 相中，采用 Dy/Tb 部分替代 Nd/Pr，使HA增強(qiáng)，矯頑力可以大幅提高[16-18]，同時(shí)，由于Dy2Fe14B/Tb2Fe14B 的飽和磁化強(qiáng)度較低， 會(huì)導(dǎo)致剩磁降低。 為了實(shí)現(xiàn)在RE-Fe-B 磁體矯頑力大幅提高的同時(shí)剩磁小幅降低，沿晶界擴(kuò)散Dy/Tb 元素是一種有效的方法。 通常采用含有Dy/Tb 的金屬薄片或粉末作為擴(kuò)散源， 采用磁控濺射、 氣相沉積、涂覆擴(kuò)散等技術(shù)進(jìn)行鍍膜[19-22]。 LIU 等通過(guò)在Nd-Fe-B 燒結(jié)磁體上涂覆TbH3納米粒子，矯頑力從1 067.44 kA/m 增加到2 066.42 kA/m，Tb 擴(kuò)散深度超過(guò)500 μm[23]。 通過(guò)磁控濺射技術(shù)鍍上 Tb，在晶界擴(kuò)散（GBD）過(guò)程后，磁體的矯頑力從1 456.60 kA/m提高到 2 228.80 kA/m[24]。 對(duì)于含 Ce 的 Nd-Fe-B磁體，經(jīng)過(guò)晶界擴(kuò)散Tb 后，矯頑力的增量明顯降低，這是由于形成的CeFe2相阻礙了Tb 擴(kuò)散[25-27]。……