钕铁硼氢歧化物在热压变形下的脱氢重组行为及磁各向异性研究

目前制备各向异性纳米晶钕铁硼的主要方法是热压-热变形法，即先制备适当晶粒尺寸的钕铁硼块材再通过热变形来实现晶粒取向，但难于保障其晶粒的完全一致取向和细小且均匀。为此，申请者提出了在纳米晶钕铁硼氢歧化物的脱氢重组过程中施以热压变形作用，以使其脱氢重组生成的Nd2Fe14B晶核择优定向长大，从而实现晶粒取向来制备高各向异性磁体的全新思路。本课题拟重点研究热压变形压力及变形速率、温度、时间和炉内氢分压等对钕铁硼氢歧化产物在热压变形下的脱氢重组过程中微观结构和磁性能影响，阐明钕铁硼氢歧化产物在热压变形下的脱氢重组行为，揭示其微观结构演变规律和各向异性形成机制；进一步研究钕铁硼氢歧化物本身的微观结构及合金元素（钴和镓）对其热压变形下脱氢重组获得的磁体微观结构和磁性能影响及机理,以期发展和建立高性能的各向异性纳米晶钕铁硼的制备加工新方法，并为高性能钕铁硼制备生产提供理论指导，这具有重要的意义。

如何获得具有均匀细小的晶粒尺寸并且取向度良好的Nd2Fe14B晶粒是制备高性能各向异性纳米晶Nd-Fe-B磁体的核心问题。本项目提出在纳米晶Nd-Fe-B氢歧化物的脱氢重组中施以热压变形来制备高各向异性纳米晶Nd-Fe-B磁体的新思路，研究了纳米晶Nd-Fe-B氢歧化物的制备，对比了纳米晶Nd-Fe-B氢歧化物在常规条件和热压变形下的脱氢重组行为，表征了纳米晶Nd-Fe-B氢歧化物的微观结构和磁性能在热压变形下脱氢-重组中的演变过程，探讨了温度、时间、压力及氢分压等对氢歧化物在热压变形下脱氢重组微观结构及磁性能的影响规律，计算了氢歧化物在热压变形下脱氢重组的热力学和动力学方程，建立了氢歧化物在热压变形下脱氢-重组中微观结构的演变模型，讨论了热压变形下脱氢重组的Nd2Fe14B晶粒定向生长机理和各向异性形成机制，取得以下进展：. 热压变形压力提高了NdFeB合金氢歧化物的脱氢及重组温度，降低了脱氢及重组所需的氢分压，缩短了脱氢及重组时间，提高了脱氢及重组产物的致密化程度，促进了重组产物晶粒的变形，使其获得各向异性。通过ξ=1-exp(-ktn)方程可描述氢歧化物在热压变形下脱氢重组的动力学特征。在氢歧化物脱氢重组时适当引入热压变形压力，可实现重组的Nd2Fe14B晶核能定向生长，获得各向异性Nd-Fe-B磁体，主要作用机理是氢歧化物以增加界面能的形式减少应变能，进促使重组的主相晶粒沿垂直压力方向定向生长。在歧化部分重组物中，预置的Nd2Fe14B籽晶晶粒尺寸越小，热压变形后Nd2Fe14B主相含量越高，晶粒尺寸也越细小，晶粒取向更高，Br = 1.26 T, Hcj = 5.80 kOe, (BH)max = 26.9 MGOe。合金元素Ga的添加可促进NdFeB部分重组物的重组反应，同时由于Ga的引入使重组出来的NdFeB磁体的矫顽力得到大幅度提升；随着Co含量的增加，磁体晶粒的取向逐渐增大，最大磁能积和剩磁也随之增大。但矫顽力降低。本项目的研究成果先后在《Journal of Applied Physics》、《Journal of Rare Earth》及《Rare Metals》等期刊上发表研究SCI论文6篇，获国家发明专利1项，培养博士2名，硕士2名。. 本项目圆满完成了研究任务，实现了研究目标。