Nd(Pr)基大块非晶合金的矫顽力机理和微观结构的研究

Nd(Pr)基大块非晶合金具有明显的硬磁性，其独特的矫顽力机理引人关注。本项目将以合金中的微观结构与激活直径的关系为切入点，研究合金的成分、相组成（完全非晶或含部分晶态相）的变化对其微观结构的影响。利用高分辨电镜(HRTEM) 分析合金中纳米团簇的尺寸变化及分布规律, 采用三维原子探针(3DAP)技术分析纳米团簇及其周围非晶相中各元素原子的分布。通过分析合金的磁粘滞行为，得到合金的热扰动场、热激活体积和热激活直径等重要参量，并对合金的交换耦合曲线(Henkel plot)、退磁曲线以及不可逆磁化率进行深入地研究，弄清Nd(Pr)基大块非晶合金中交互作用机制，建立合金的微观结构、各磁性参数、宏观磁性能之间的实验和理论关系，进而阐明其矫顽力机理。该项目的研究不仅可以改进和补充传统的非晶磁学理论，而且将进一步促进硬磁性大块非晶合金在各种微特电机上，特别是在高精度微型器件上的应用。

Nd(Pr)基大块非晶合金室温下具有明显的硬磁性，其独特的矫顽力机理引人关注。本项目系统地研究了合金的成分、相组成的变化对其微观结构的影响, 阐明了其矫顽力机理，得到了如下重要的结果：.(1).详细地研究了Nd60Fe30Al10大块非晶合金在晶化过程中的磁性能与其微观结构之间的关系，分析了Henkel曲线和矫顽力随温度的相应变化，发现该合金的矫顽力是来自于铁磁交互耦合和畴壁强钉扎两者的共同作用。这一发现不仅可以使我们深入理解Nd(Pr)基合金的矫顽力机制，也对于开发新型永磁材料具有重要的理论指导意义。.(2).利用三维原子探针和高分辨率电镜，系统地研究了Nd60-xFe30Al10Dyx (x =0-4)大块非晶合金的微观结构和合金中各元素原子的分布，发现合金是由尺寸为5-20 nm的富Nd纳米晶粒镶嵌在Fe基非晶基体上构成。高分辨率电镜进一步分析表明，随着合金成分的变化，合金中纳米晶相的种类也明显变化。这为研究Nd基块体非晶合金的磁性机理提供了进一步证据。.(3).测量不同扫描速度下Nd60-xFe30Al10Dyx (x =0-4) 大块非晶合金的磁滞回线，分析了合金内禀矫顽力的相应变化，计算得到各合金的扰动场Hf。该类合金存在着一种奇异的磁粘滞行为：合金的磁极化强度均随时间的变化呈现出一种非单调的变化，即在磁粘滞曲线上出现一个明显的峰。通过对一些关键的磁性参数变化地研究，深入地理解了其作用机理，利用Preisach模型解释了这种非单调变化机制。.(4).利用平均场相互作用模型，分析Nd60-xFe30Al10Dyx (x =0-4) 块体非晶合金退磁曲线在第一象限的行为，得出合金的饱和磁化强度、各向异性场和各向异性常数等参数随Dy含量的变化规律，这有助于深入理解永磁材料的矫顽力机理和Dy元素添加的影响。.(5).Fe61Nd10B25Nb4块体非晶合金在943 K退火20 min后，内禀矫顽力高达1191.1 kA/m，剩磁和最大磁能积分别为0.42 T和31.72 kJ/m3。透射电镜(TEM)分析发现，铸态合金样品中，含有少量晶粒尺寸约为500 nm的NbFeB相，这将引起非晶基体中贫Nb，Nb元素在合金晶化过程中没有起到细化晶粒的作用。