南京大学等:RE-rich NdY-Fe-B带材的结构和磁性能

文摘   科学   2024-08-06 09:00   北京  


7月27日,南京大学、南京航空航天大学研究团队团队“Structure and magnetic properties of stoichiometric and RE-rich NdY-Fe-B alloy ribbons”发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》,通讯作者为南京大学物理学院唐少龙教授、南京航空航天大学应用物理系的时阳光副教授。论文的指出,通过调整稀土元素的含量,可以显著影响NdY-Fe-B合金的微观结构和磁性能,为设计和开发新型高性能钕铁硼合金提供了新的视角。

研究团队探索了以钇替代钕的可行性,考虑到钇与钕具有相似的物理性质,能够形成稳定的2:14:1相。尽管钇替代后的磁体显示出较低的固有磁性能,但其小的温度依赖性为在高温下保持高矫顽力提供了可能。本研究的创新之处在于,通过系统地研究不同稀土元素含量对NdY-Fe-B合金的相结构、微观结构和磁性能的影响,揭示了稀土元素分布对合金性能的调控机制。
研究团队采用电弧熔炼技术制备了成分为(Nd0.7Y0.3)11.8Fe82.3B5.9和(Nd0.7Y0.3)16.1Fe78B5.9(RE11.8, RE16.1)的合金锭。随后,通过感应熔化和压力氩气喷射的方式,将合金锭在10至25米/秒的速度下制备成熔融纺丝带。选取20米/秒制备的带材,用Mo箔包裹后在500至800摄氏度下进行10分钟的退火处理。

实验结果显示,随着轮速的增加,RE11.8合金的相组成从2:14:1相、α-Fe相和FeB相转变为单一的2:14:1相。而RE16.1合金即使在增加轮速后,除了2:14:1相外,仍能检测到富稀土相。在20米/秒制备的带材中,退火处理促进了RE11.8合金中超细主晶粒的生成和随后的晶粒生长,导致合金在500至800摄氏度温度范围内的矫顽力先增加后减少。RE16.1合金在退火后由两相组成,富稀土晶界相对硬磁晶粒的磁性隔离作用导致其矫顽力高于RE11.8合金。钇更倾向于进入主晶粒而非富稀土晶界相,导致RE16.1合金退火后的矫顽力降低。这些发现为Y替代Nd-Fe-B合金的设计和开发提供了新的见解。

本研究通过熔融纺丝和随后的热处理,制备了Nd-Y-Fe-B合金,并研究了不同稀土元素含量对合金的相结构、微观结构和磁性能的影响。结果表明,通过调整稀土元素含量,可以优化合金的磁性能,为开发新型高性能钕铁硼合金提供了重要依据。
引用格式:Sining Fan et al., Journal of Magnetism and Magnetic Materials 606 (2024) 172381.

通讯作者介绍

唐少龙,南京大学物理学院教授,博士生导师,19972月于中国科学院金属研究所获博士学位。曾在英国Sheffield 大学物理与天文系(2003.10-2004.8)和材料科学与工程系(2005.5-2005.8)开展磁性薄膜材料方面合作研究。长期从事磁学和纳米磁性材料方面的研究工作,现任中国电子学会应用磁学分会委员。先后主持包括973课题、国家自然科学基金项目和省部级研究项目10余项。在Physical Review B, Applied Physics Letters, Optics Letters, Optics Express, Nanoscale, Nano Energy 等国际性重要学术刊物上发表论文150余篇,发表论文被他人引用1200余篇次。申请国家发明专利14项,获得授权12项。

https://physics.nju.edu.cn/sz/zrjs/20230513/i246033.html

时阳光

2011-至今 南京航空航天大学 副教授

2016-2017年 日本国立材料研究所(NIMS)访问学者

2004-2009年 南京大学 博士

 

社会兼职:担任APL、PRB、JAP、JAC等多个国际期刊审稿人。

研究方向:

学科研究方向一:凝聚态物理

金属智能材料 纳米磁性功能材料

学科研究方向二:理论物理

金属智能材料 纳米磁性功能材料

发表学术论文,出版专著情况:

目前主要从事纳米磁性功能材料和金属智能材料的研究工作,已在Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics、Crystal Growth & Design、IEEE Transactions on Magnetics等国际一流刊物上发表SCI、EI收录论文50余篇, 所发表论文被引用400余次。

https://faculty.nuaa.edu.cn/syg1/zh_CN/index.htm

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