Co-Zr基合金薄带反常高矫顽力机理研究

本项研究以弄清Co-Zr基合金薄带反常高矫顽力机理为目的，拟解决制约非稀土金属合金材料最大磁能积的矫顽力及交换耦合问题。从实验上，获得材料微结构（特别是界面）与矫顽力的关系，采用微磁学的有限元法以及原子点阵-有限元联合法开展模拟计算，研究模拟样品的微结构对反磁化过程的影响，弄清反磁化机制。

本项研究以探索非稀土纳米双相复合永磁材料为目的，以Co-Zr系为研究对象。根据多元合金设计的思路，通过微量元素掺杂，确定快淬Co-Zr系纳米晶薄带的相组成、微结构及其对磁性的影响。一方面，获得Co-Zr系单硬磁相纳米晶永磁合金各向异性的起源及其与结构的关系，研究反磁化行为，揭示矫顽力机理；另一方面，弄清非稀土Co-Zr系纳米复合永磁材料中基于纳米软、硬磁双相晶粒间的交换耦合作用、各向异性、矫顽力随晶粒尺寸和相分布的变化关系，以及晶粒间交换耦合作用强弱对剩磁增强效应的影响。根据纳米双相复合永磁材料中微结构与磁性能的关系，寻找非稀土Co-Zr系纳米双相复合永磁体表现出单一硬磁相磁化行为的具体条件和设计方法。本项目通过基础研究拟解决非稀土纳米双相复合永磁材料硬磁性相关机理问题，对这一问题的探讨，不仅是解决纳米尺度下永磁理论问题的关键，同时也为提高纳米复合永磁材料的磁性能提供实验基础和理论指导。通过本项目的实施，我们证明了Co-Zr基永磁合金的硬磁相为Co11Zr2而非Co5Zr。详细研究了不同过渡族元素（Ti、Cr、W、Mo、V）添加对Co-Zr、Co-Zr-B合金的相组成、微结构以及磁性能的影响，并对其反磁化机理进行了讨论。其中，通过在Co-Zr-B 合金中添加Mo、W、Cr，我们得到了矫顽力大于7.0 kOe的快淬磁体，并证明了其磁性反转是由磁单畴粒子控制。而Ti添加既能够提高Co-Zr基合金的矫顽力也可以改善其最大磁能积。V 添加可以显著减小Co-Zr合金中的晶粒尺寸，在40 m/s带速下我们制备出Co82Zr13V5的完全非晶条带，利用非晶退火确定了Co11Zr2、Co23Zr6、 fcc-Co的结晶温度以及Co11Zr2的分解温度。