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                寧波材料所高性▲能釤鈷永磁材料及關鍵制備技術取得研究進展

                來源:寧波材料所 日期:2021-03-23 加入收藏

                 
                  2:17型釤鈷永磁材料具有良好的磁性能和優異的溫度穩定性,被廣泛應用是不能輕易使用了於航空航天、雷達通訊、軌道交通和5G通訊等重要領域。隨著我國高端科技領域的∮飛速發展,對2:17型釤鈷永磁材料磁性能提出了更高的要求。在2020年發表的中國工程院“稀土功能材料2035發展戰略研究”中,明確將高性←能釤鈷列為未來需要重點發展的方向。高鐵含量2:17型釤鈷永磁材料是發展高性能釤鈷磁體的優異載體,但胞狀組織結構復雜且演變過程缺乏足夠㊣ 認識,磁性能與組織結構依賴關系的認識依然不而到了這里充分,對精細結構的調控缺乏科學依據與有效手段,這對高性能釤鈷磁體的開發和產業化構成了巨大的挑戰。

                  認識高鐵含量釤鈷磁體的胞狀組織結構演變過程是突破性能瓶頸的關鍵理論基礎,中國科學院寧波材料技術與工程而后身上土黃色光芒亮起研究所稀土永磁團隊重點針對胞狀組織的固溶前驅體,通過不同熱處理階段顯微結構的連續精細表征,在固溶體物相結構、胞狀結構生長行為和銅元素偏聚擴散方面取得新的發現(Acta Materialia 200 (2020) 883–892)。研究在高鐵含量2:17型釤鈷固溶體1:7H主相中發現大量與基面平行的短條帶狀納米尺度短程有序化微區,這些微區是由以2:17H和2:17R微孿晶結愕然構為基礎的2:17多型變體,且以極高的密度彌散而均勻地還真得依靠他們分布在1:7H基體中(如圖1所示)。等溫時效初始階段,固溶體中的納米短程有序化微區在1:7H基體相中沿垂直於c軸和平行於c軸方向快速生長,在垂直於c軸方向生長相交形成反相疇界,反相疇界〗使胞壁相沿2:17R相的兩個錐面析出,基面堆垛順序相反的有序化微區在平行於c軸方向上生長相交形成高密度2:17R相微孿晶。微孿晶以三個基面〖原子層、總柏氏矢量等於零的微臺階在1:5H/2:17R相界面上連續形核並滑動的方式完成有序化相變,形成胞狀結ㄨ構雛形。進一步研究發現,等溫時吼效初期2:17R微孿晶的有序化轉變過程是促進2:17型釤鈷磁體銅元素偏聚擴散的新驅動力(如圖2所示)。

                  基於2:17R微孿晶有序化是促進銅元素偏聚動力的認識,團隊利用雙合金工藝在2:17型釤這名初級玄仙看到有些不相信鈷基體中摻雜輕稀土氧化物的方法,成功實現磁體胞狀組織結構及銅元素分布調控。研究發現摻雜的輕稀土氧化物能夠在其周邊區域誘導形成高密度2:17H微孿晶結構。經時效處理後,氧化物周邊區域形成了較大的胞ω 狀結構,且胞壁相銅元素含量顯著高於遠離氧化□物區域。胞壁相高的銅含量使得氧化物周邊胞狀結ㄨ構具有更強的磁疇壁釘紮作用(如圖3所示),使磁體的矯頑力大幅提升(授權專利ZL201711260994.0,Journal of Alloys and Compounds 849 (2020) 156589)。利用該技術,團隊開發出系列高性能高穩定性釤鈷磁體,並在5G高頻微波器件、高精密慣導系統等尖端裝備中獲帝品仙器得應用。

                  相關研究工作為進一步推動高性能釤鈷永磁材料的開發提供了新的理論基礎,開發的矯頑力調控新技術有望進一步挖掘釤鈷永磁材料的性能潛力。研究得到了寧波市新材料2025重大專項(2020Z037)、浙江省重點研發計劃(2021C01191)等項目的支持,以及寧波材料所公共技術中心表征分析工作的支持。

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                圖1 ((a)~(c))高鐵含量2:17型釤鈷固溶體高分辨及物相苦笑道衍射斑點圖,((d), (e))短程三大仙君有序化微區及分布

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                圖2 胞壁相中心區Cu和Fe元素平均含量隨時效時間的變化

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                圖3 氧化鑭摻雜2:17型釤鈷磁體遠離氧化物((a)~(d))及氧化物周邊區域((e)~(h))磁疇壁隨外磁場移動情況
                 
                 

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