大块PtCo永磁合金的双相纳米交换耦合效应研究

大块PtCo合金是具有纳米双相复合磁结构的永磁材料，其软、硬磁相很好的满足共格条件，通过改变热处理条件等手段可以容易的控制合金的纳米双相微结构，因此这种材料是研究纳米双相永磁材料中交换耦合效应的理想模型材料。为了实现本项目研究目标，首先通过改变制备工艺条件，得到具有不用微观结构的试验样品；随后，系统研究样品的微观结构特征和变化规律，研究相转变过程中的位相变化规律和硬磁性相的取向分布情况；然后，分析样品交换耦合作用的强弱，讨论交换耦合作用与纳米双相结构之间的关系，分析样品的磁化和反磁化机制与纳米双相结构之间的关系；最后在分析试验数据的基础上，建立数学模型对材料的各种永磁性能（反磁化机制、矫顽力、和剩磁等）进行计算，提出提高大块纳米双相PtCo永磁合金磁性能的理论方案。本项目的研究有助于为提高大块PtCo永磁合金的磁性能提供相应的理论指导，同时也为研制新一代的双相纳米永磁材料提供理论支持。

PtCo 永磁合金因为具有特殊的物理、化学性质，所以它在一些特殊的领域有着不可替代的作用。在所有的可加工永磁材料中，PtCo永磁合金具有最高的矫顽力。同时，PtCo 永磁合金还具有较强的耐氢耐腐蚀能力，可在硫酸、硝酸苛性碱等腐蚀介质中工作。国内外最新的研究结果指出，PtCo合金是具有纳米双相复合磁结构的永磁材料，其软、硬磁相很好地满足共格条件，通过改变热处理条件等手段可以容易的控制合金的纳米双相微结构，因此这种材料是研究纳米双相永磁材料中交换耦合效应的理想模型材料。.本项目采用铸造金属永磁的制备技术制备了大块PtCo永磁合金，系统的研究了成分配比和热处理工艺条件对合金磁性能的影响。我们用透射电镜和X射线衍射等研究了大块PtCo合金的纳米结构和有序-无序转变，用δM(H)和χirr曲线研究了硬磁性相和软磁性相之间的相互作用，并且计算了交换耦合相互作用对有效各向异性和矫顽力的影响。.透射电镜照片显示PtCo合金由纳米尺度的软磁性相和硬磁性相组成，硬磁性相的尺度为15~25nm，软磁性性的尺度为15~20nm，并且有序硬磁相的尺寸随时效热处理时间的增长而逐渐增大，无序软磁相的尺寸逐渐减小。时效时间小于15分钟的样品，其δM(H)曲线为负值，时效时间大于15分钟的样品，其δM(H)曲线为正值，时效15 分钟的样品有着最强晶间交换耦合作用。磁力显微镜图显示：时效时间大于15 分钟样品的磁畴尺寸约1m，时效时间小于15 分钟样品的磁畴尺寸约300nm～500nm 之间。基于实验研究结果，采用两相随机分布的模型计算了相分布和相尺寸对有效各向异性和矫顽力的影响。计算结果与实验数据较好地吻合，从而证明了纳米复合交换耦合相互作用的存在。理论计算也为提高大块PtCo永磁合金的磁性能指明了方向。项目研制出了具有较好磁性能的PtCo永磁样品，最佳性能达到了HcJ=500kA/m，(BH)max=80.4 kJ/m3。