纳米晶NdFeB各向异性磁粉制备新方法与机理研究

鉴于粘结NdFeB磁粉现有制备方法的不足，提出一种制备高性能纳米晶NdFeB各向异性磁粉的新方法。基本过程是：利用机械力驱动作用，使NdFeB合金在常温充氢球磨过程中氢化-歧化，获得由NdH2、Fe2B纳米相和α-Fe纳米晶基体构成的歧化组织；通过对歧化态合金粉末坯实施塑性变形，使其α-Fe基体产生形变取向；在后续脱氢-再结合处理中，采取措施促使Nd2Fe14B晶粒与形变取向α-Fe基体保持一定晶格位向关系形核长大，由此获得纳米晶NdFeB各向异性磁粉。本项目提出系统研究机械力驱动NdFeB合金氢化-歧化反应规律及纳米歧化组织形成机制，探索歧化态合金粉末坯塑性变形规律及α-Fe基体形变织构的形成条件，研究脱氢-再结合过程Nd2Fe14B晶粒的取向形核与长大机制，建立微观组织转变模型，探索影响磁性能的关键因素，揭示矫顽力与各向异性形成机制，阐明材料制备工艺-微观组织-磁性能的内在联系。

鉴于现有快淬法和常规HDDR法制备粘结NdFeB磁粉的不足，本项目提出并确立了一种制备高性能纳米晶NdFeB各向异性磁粉的新工艺方法。其基本过程是：利用机械球磨驱动作用，使NdFeB合金在常温充氢球磨条件下发生氢化–歧化，获得由NdH2、Fe2B 纳米相和α-Fe 纳米晶基体构成的歧化组织；通过对歧化态合金粉末坯实施塑性变形，使其α-Fe 基体产生形变取向；在后续脱氢-再结合处理中，采取措施促使Nd2Fe14B 晶粒与形变取向α-Fe 基体保持一定晶格位向关系形核长大，由此获得纳米晶NdFeB 各向异性磁粉。.本项目系统研究了机械力驱动作用下NdFeB合金的氢化-歧化反应机理与动力学，建立了描述机械力驱动下NdFeB合金歧化反应特征的动力学模型，探讨了球磨强度，能量有效利用率，氢压以及合金成分对于合金歧化反应动力学影响规律和相关机制。提出了由歧化态纳米晶NdFeB合金粉末室温模压致密制备高致密坯料，然后将歧化态致密坯在室温下进行包套镦锻变形的工艺，揭示了歧化态合金粉末坯塑性变形规律及α-Fe 基体形变织构的形成条件，并分别获得了致密度0.9左右的冷压粉末坯，和具有α-Fe相{110}织构的变形坯。确立了歧化态NdFeB合金变形坯进行脱氢-再结合原位烧结工艺，通过对于歧化态NdFeB合金脱氢-再结合过程的实验结合数值模拟研究，阐明了歧化态NdFeB合金粉末坯脱氢-再结合反应工艺规律与动力学特征，揭示了脱氢-再结合过程Nd2Fe14B晶粒的长大规律以及其择优取向形核长大的必要条件与机理，探讨了工艺条件对纳米晶NdFeB磁体组织结构与磁性能的影响，揭示了矫顽力与各向异性形成机制，构建了材料制备工艺-微观组织-磁性能的内在联系。在最佳烧结工艺参数为780℃×30min条件下，成功的制备了高致密的纳米晶Nd16Fe76B8三元各向异性磁体，其主磁相Nd2Fe14B晶粒尺寸约为50nm，最佳磁性能达到：Br=0.88T, Hci=676.8kA/m, （BH）max=135.2kJ/m3。.通过本项目研究，确立了一条具有自主知识产权的制备高性能纳米晶NdFeB各向异性磁性材料的有效工艺途径，解决相关基础科学问题，突破关键工艺技术难点，掌握了工艺规律，为该工艺的应用奠定基础。