韩国材料科学研究院、延世大学研究团队揭示压力对Ce-Nd-Fe-B热变形磁体性能的影响
文摘
科学
2024-08-08 09:00
北京
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7月31日，期刊《Materials》在线发表了一篇题为“Effect of Pressure on Ce-Substituted Nd-Fe-B Hot-Deformed Magnets in the Hot-Pressing Process”的研究论文。该论文通讯作者为Korea Institute of Materials Science的Sumin Kim和Yonsei University的Wooyoung Lee。论文指出，通过优化热压过程，可以显著提高Ce-Nd-Fe-B热变形磁体的磁性能。Ce替代后的磁体磁性能普遍低于传统的Nd-Fe-B磁体。本研究旨在解决Ce替代后磁性能下降的问题，通过精确控制热压过程中的压力，实现了对磁体微观结构的精细调控，从而显著提升了磁体的磁性能。研究团队首先通过电弧熔炼制备了成分为Nd18.2Ce11.81Co3.6Ga0.53Fe64.9B0.92 (wt.%, Nd:Ce = 3:2)的合金。随后，将得到的锭材熔融旋转成非晶带材，带材在700°C下不同压力（100、200、300 MPa）的条件下进行热压20分钟，制备了热压前驱体。这些前驱体分别标记为HP100、HP200和HP300。热压后，这些前驱体在780°C下进行热变形，变形速率为0.004 s−1，变形度ε为1.2，对应70%的高度减少。最终得到的热变形磁体分别标记为HP100-HD、HP200-HD和HP300-HD。实验结果显示，随着热压压力的增加，磁体的密度和晶态硬磁RE2Fe14B相的体积分数增加，从而提高了磁性能。特别是，HP200-HD样品在200 MPa的热压后，展现出了最佳的磁性能，其Hci = 8.9 kOe，Br = 12.2 kG，以及(BH)max = 31 MGOe，这与40%的Nd被Ce替代有关。相比之下，HP100样品由于孔隙率高，密度低，导致微观结构和磁性能较差。而HP300样品则观察到晶粒粗化和h-RE2O3相的凝聚。![]()
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通过XRD、SEM和TEM等技术对样品的微观结构进行了详细分析，发现适当的热压压力有助于形成均匀分布的RE富相，增强晶粒沿c轴的排列，从而提高磁性能。![]()
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本研究深入探讨了热压过程中不同压力对Ce-Nd-Fe-B热变形磁体微观结构和磁性能的影响。结果表明，适当的热压压力不仅能够抑制REFe2次生相的形成，而且有助于通过使用非晶前驱体实现适当的结晶和微观结构形成。这导致了具有良好对齐的RE2Fe14B板状晶体和高Nd/Ce浓度的顺磁晶界相的热变形磁体的产生。因此，研究团队成功制备了具有40 wt.% Nd替代的高性能和成本效益的Nd-Ce-Fe-B热变形磁体。研究结果强调了在热压过程中保持适当压力对于获得具有细板状晶粒的均匀分布微观结构的重要性，这对于实现高Ce含量的热变形磁体的高磁性能至关重要。论文引用格式：Jang, Y.R.; Kim, W.; Kim, S.; Lee, W. Effect of Pressure on Ce-Substituted Nd-Fe-B Hot-Deformed Magnets in the Hot-Pressing Process. Materials 2024, 17, 3769.欢迎加小编微信号：CisHH9
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