高性能Sm-Fe-N磁粉的物性表征及粉末表面改性研究

本项目为解决Sm-Fe-N磁粉的稳定性问题，从技术磁化原理的角度探索对磁性能的实现和稳定具有关键作用的材料微观结构、磁畴结构等信息，并为开展恰当的粉末表面改性方案提供理论依据。研究内容包括以下方面：.（1）开展速凝合金的微观结构研究，调查成相特征、晶界、晶粒分布和晶体生长规律等信息，分析并提出对磁性能具有关键影响因素的微结构特征。.（2）对合金氮化前后的磁畴结构进行观测，从理论上确定单畴颗粒尺寸，研究材料反磁化机制，探讨可满足近单畴磁化反转条件的最大颗粒尺寸，为工艺参数的确定做出理论指导。.（3）开展磁粉的"双改性"研究。探测速凝合金粉末球磨后的颗粒完整性、颗粒尺度分布、表面基团特性和浸润特性，评估各种因素对磁粉性能影响所占比重，结合球磨工艺，提出恰当的改性方案。.（4）研究改性磁粉在特定温度、湿度下的磁性参数变化，检测粉体表面膜层厚度、与基体结合方式、结合强度等。对改性效果进行评估。

完成情况：本项目以获取和提高粉末冶金方法制备的Sm2Fe17N磁粉的应用磁性能为着眼点，提出了在磁粉制备过程中需要解决的几个核心物理机制，并围绕这些机制分别在多种稀土永磁材料的应用制备和性能开发方面进行了探索。.首先，根据粉末冶金技术路线的特点，制备具有优化微结构的母合金是其他研究内容的基础。本项目以此为研究方向，通过对比普通铸锭法制备的母合金和用快速凝固工艺制备的母合金微结构特性，确立了母合金微结构与后续处理工艺的对应方案。获得了适于粉末冶金工艺和磁粉氮化过程的优异微晶母合金。.第二，发展了以湿法球磨技术为核心的磁性粉末的分散、抗腐蚀、形貌控制和粒度细化等磁粉表面改性技术。这项技术是实现Sm2Fe17N磁粉硬磁化的关键，也是本项研究的核心。在研究过程中，为了正确地使用具有特定效应的化学试剂，本研究从晶体结构的层面，对稀土永磁合金的机械化学能进行了深入探讨。.第三，横向对比并借鉴了其他材料，如NdFeB、PrFeB等合金在复杂内能变化过程中的处理方案，研究了上述材料的界面能对内部晶粒、相成分和组织结构变化的影响，从能量的角度对由于界面化学能变化导致的永磁材料结构和相的变化加以重新认识，通过实验验证了由界面化学能改变带来的显著和快速的组织变化。从而认识到经过化学改善的磁粉颗粒表面的化学位能，足以达到和影响晶粒内部组织的量级。.最后，为了完善稳定制备高磁能积Sm2Fe17N磁粉的工艺过程，研究了化学改性磁粉一系列专门的硬磁化过程。通过细致的工艺调节研究和以微结构调整为手段的一系列制备研究，对材料的处理参数进行了总结和细化，并成功将处理条件的时间窗口、温度窗口、氮化浓度窗口进行了扩大，这是制备研究中稳定材料磁性所进行的主要任务。提出了具有防氧和防腐特性的亚微米级细粉在磁体制造过程中的特殊效应。.取得的成果包括：1. 详细建立了高性能Sm2Fe17N磁粉制备过程的工艺方案，确定了基本微结构优化的工艺信息。.2. 获得了具有表面化学改性特征的磁粉物理性能参数，并建立了相应磁性能的长期观测机制。.3. 从物理化学机制方面，重新认识了界面、表面化学调控的稀土永磁材料在相变、成分变化和结构变化的一系列新型效应。.4. 发表SCI论文8篇。