Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nam châm Misch-Metal cấu trúc nano với hợp kim eutectic Nd-Al và các thuộc tính từ tính cải thiện nhờ quy trình tiền ủ
Tóm tắt
Như đã biết, các thuộc tính nội tại thấp và hành vi luyện kim tích cực của La2Fe14B và Ce2Fe14B là nguyên nhân dẫn đến hiệu suất từ tính thấp của nam châm kim loại hỗn hợp (MM). Để tối ưu hóa các thuộc tính từ tính, có nhiều phương pháp khác nhau như hợp kim, khuếch tán ranh giới hạt và ủ sau nung. Trong bài báo này, các nam châm kim loại hỗn hợp cấu trúc nano với thành phần danh nghĩa MM28.1Febal.Zr1.5B1.1 (MM = 23.8 wt.% La, 47.7 wt.% Ce, 7.1 wt.% Pr, 21.3 wt.% Nd) đã được tối ưu hóa cấu trúc bằng cách thêm hợp kim Nd85Al15 có điểm nóng chảy thấp và ủ trước cho bột. Sự kết hợp tốt về các thuộc tính từ tính với sản phẩm năng lượng tối đa, (BH)max = 9.75 MGOe, độ cưỡng bức nội Hcj = 10.02 kOe, từ hóa dư Jr = 6.79 kG đã được đạt được. Sự phân tách nguyên tố của La, Ce, Nd và Fe trong nam châm đã được phát hiện và thảo luận. Hơn nữa, cơ chế cải thiện thuộc tính từ tính đã được giải thích thông qua phân tích chi tiết về sự phân bố nguyên tố, v.v., và vi cấu trúc của các nam châm đã được ủ trước được quan sát là đồng nhất hơn nhiều, đây là lý do chính cho việc cải thiện thuộc tính. Công trình này có thể cung cấp một phương pháp hữu ích để chế tạo nam châm vĩnh cửu tiết kiệm chi phí so với khuếch tán ranh giới hạt truyền thống của nam châm cấu trúc nano.
Từ khóa
#nam châm #Misch-Metal #hợp kim eutectic #thuộc tính từ tính #ủ trướcTài liệu tham khảo
Li, Z.B., Shen, B.G., Zhang, M., Hu, F.X., Sun, J.R.: Substitution of Ce for Nd in preparing R2Fe14B nanocrystalline magnets. J. Alloys Compd. 628, 325–328 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.12.042
Jin, J.Y., Zhang, Y.J., Ma, T.Y., Yan, M.: Mechanical properties of La-Ce-Substituted Nd-Fe-B magnets. IEEE Trans. Magn. 52, 1–4 (2016). https://doi.org/10.1109/TMAG.2016.2524019
Liao, X.F., Zhang, J.S., Li, W., Khan, A.J., Yu, H.Y., Zhong, X.C., Liu, Z.W.: Performance improvement and element segregation behavior in Y substituted nanocrystalline (La, Ce)-Fe-B permanent magnetic alloys without critical RE elements. J. Alloys Compd. 834, 155226 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155226
Lu, M.M., Niu, J., Liu, W.Q., Yue, M., Altounian, Z.: Enhanced magnetic properties of spark plasma sintered (La/Ce)-Fe-B. IEEE Trans. Magn. 53, 1 (2017). https://doi.org/10.1109/TMAG.2017.2718041
Soeda, H., Yanagida, M., Yamasaski, J., Mohri, K.: Hard magnetic properties of rapidly quenched (La, Ce)-Fe-B ribbons. IEEE Transl. J. Magn. 1, 1006–1008 (1985). https://doi.org/10.1109/TJMJ.1985.4549050
Feng, H.B., Chen, X.S., Li, A.H.: Sandwich-Shell structure in grain boundary diffused (Ce, Y, La)-Fe-B magnet. IEEE Trans. Magn. 57, 1–6 (2021). https://doi.org/10.1109/TMAG.2020.3018617
Zhang, Y.J., Ma, T.Y., Jin, J.Y., Li, J.T., Wu, C., Shen, B.G.: Effects of REFe2 on microstructure and magnetic properties of Nd-Ce-Fe-B sintered magnets. Acta Mater. 128, 22–30 (2017). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.02.002
Jin, J.Y., Zhang, Y.J., Bai, G.H., Qian, Z.Y., Wu, C., Ma, T.Y., Shen, B.G., Yan, M.: Manipulating Ce valence in RE2Fe14B tetragonal compounds by La-Ce co-doping resultant crystallographic and magnetic anomaly. Sci. Rep 6, 30194 (2016). https://doi.org/10.1038/srep30194
Liao, X.F., Zhang, J.S., He, J.Y., Fan, W.B., Yu, H.Y., Zhong, X.C., Liu, Z.W.: Development of cost-effective nanocrystalline multi-component (Ce, La, Y)-Fe-B permanent magnetic alloys containing no critical rare earth elements of Dy, Tb, Pr and Nd. J Mater Sci Technol. 76, 215–221 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.11.027
Zhang, Z.Y., Zhao, L.Z., Zhang, J.S., Zhong, X.C., Qiu, W.Q., Jiao, D.L., Liu, Z.W.: Phase precipitation behavior of rapidly quenched ternary La-Fe-B alloy and the effects of Nd substitution. Mater. Res. Express. 4, 086503 (2017). https://doi.org/10.1088/2053-1591/aa7d85
Hussain, M., Zhao, L.Z., Akram, R., Ahmad, Z., Zhang, Z.Y., Gulzar, A., Zhong, X.C., Liu, Z.W.: Magnetic properties and exchange interaction of rapidly quenched La or Ce substituted nanocrystalline NdFeB alloys with various compositions. J Mater Sci Technol. 468, 141–147 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.07.089
Yu, X.Q., Yue, M., Liu, W.Q., Li, Z., Zhu, M.G., Dong, S.Z.: Structure and intrinsic magnetic properties of MM2Fe14B (MM=La, Ce, Pr, Nd) alloy. J. Rare Earths. 34, 614–617 (2016). https://doi.org/10.1016/S1002-0721(16)60069-8
Popov, O., Skumryev, V., Mikhov, M.: Magnetic properties of as-spun MmxFe92-xB8 ribbons. J. Magn. Magn. Mater. 71, L7–L9 (1987). https://doi.org/10.1016/0304-8853(87)90326-X
Zou, WL., Zuo, S.L., Li, R., Zhao, T.Y., Hu, F.X., Sun, J.R., Zhang, X.F., Liu, J.P., Shen, B.G.: High performance misch-metal (MM)-Fe-B magnets prepared by melt spinning. J. Alloys Compd. 1–7 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.11.009
Ko, K.Y., Yoon, S., Booth, J.G.: Magnetic properties and microstructure of hot-pressed and die-upset Mischmetal-FeB-(Al) permanent magnets. J. Magn. Magn. Mater. 176, 313–320 (1997). https://doi.org/10.1016/S0304-8853(97)00652-5
Jiang, Q.Z., Lei, W.K., He, L.K., Zeng, Q.W., Rehman, S.U., Zhang, L.L., Liu, R.H., Ma, S.C., Zhong, Z.C.: Special microstructure evolution and enhanced magnetic properties of Ce-Fe-B-based spark plasma sintered magnets with core-shell structure by NdCu addition. J. Alloys Compd. 775, 449–456 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.10.114
Cui, X.G., Zhang, H.J., Pan, J.X., Cui, C.Y., Cheng, L.L., Ma, T.Y., Zhang, J., Wang, C., Chen, T.H., Xu, X.J.: Magnetic properties, thermal stability, and microstructure of spark plasma sintered multi-main-phase Nd-Ce-Fe-B magnet with PrCu addition. J. Alloys Compd. 822, 153612 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153612
Zeng, H.X., Wang, Q.X., Zhang, J.S., Liao, X.F., Zhong, X.C., Yu, H.Y., Liu, Z.W.: Grain boundary diffusion treatment of sintered NdFeB magnets by low cost La-Al-Cu alloys with various Al/Cu ratios. J. Magn. Magn. Mater. 490, 165498 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.165498
Li, J.J., Guo, G.J., Zhou, T.J., Qi, Z.Q., Yu, X., Yang, B., Zhu, M.G.: Effects of diffusing DyZn film on magnetic properties and thermal stability of sintered NdFeB magnets. J. Magn. Magn. Mater. 454, 215–220 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.01.070
Zhong, S.W., Nan, Y.M., Rehman, S.U., Jun, L.Y., Jie, L.J., Yang, B.: Microstructure, magnetic properties and diffusion mechanism of DyMg co-deposited sintered Nd-Fe-B magnets. J. Alloys Compd. 819, 153002 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153002
Hirota, K., Nakamura, H., Minowa, T., Honshima, M.: Coercivity enhancement by the grain boundary diffusion process to Nd-Fe-B sintered magnets. IEEE Trans. Magn. 42, 2909 (2006). https://doi.org/10.1109/INTMAG.2006.374941
Cui, X.G., Yan, M., Ma, T.Y., Luo, W., Tu, S.J.: Design and fabrication of sintered Nd-Fe-B magnets with a low temperature coefficient of intrinsic coercivity. Sci. Sinter. 41, 91–99 (2009). https://doi.org/10.2298/SOS0901091C
Li, R., Shang, X., Xiong, J.F., Liu, D., Kuang, H., Zuo, W.L., Zhao, T.Y., Sun, J.R., Shen, B.G.: Magnetic properties of (misch metal, Nd)-Fe-B melt-spun magnets. AIP Adv. 7, 056207 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4973846
Tomse, T., Jacimovic, J., Dubois, J.M., Kobe, S., Rozman, K.Z., Sturm, S.: Nanostructured multicomponent Nd-Fe-B magnets prepared by a spark-plasma-sintering approach. J. Magn. Magn. Mater. 533, 168011 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168011
Ratzker, B., Wagner, A., Sokol, M., Kalabukhov, S., Frage, N.: Stress-enhanced dynamic grain growth during high-pressure spark plasma sintering of alumina. Acta Mater. 164, 390–399 (2019). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.11.001
Sawatzki, S., Kübel, C., Ener, S., Gutfleisch, O.: Grain boundary diffusion in nanocrystalline Nd-Fe-B permanent magnets with low-melting eutectics. Acta Mater. 115, 354–363 (2016). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.05.048
Chen, B., Ju, J.Y., Yin, W.Z., Tang, X., Chen, R.J., Yan, A., Hou, L.Q., Du, Y.Y.: Coercivity enhancement of Ce-containing hot-deformed magnets by grain boundary diffusion of DyF3. J. Rare Earth. 26 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jre.2020.10.012
Tang, X., Amin, H.S., Ohkubo, T., Yano, M., Ito, M., Kato, A., Sakuma, N., Shoji, T., Schrefl, T., Hono, K.: Coercivity enhancement of hot-deformed Ce-Fe-B magnets by grain boundary infiltration of Nd-Cu eutectic alloy. Acta Mater. 144, 884–895 (2018). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.10.071
Jin, J.Y., Chen, W., Li, M.X., Liu, X.L., Yan, M.: PrAl and PrDyAl diffusion into Nd-La-Ce-Fe-B sintered magnets: critical role of surface microstructure in the magnetic performance. Appl. Surf. Sci. 529, 147028 (2020). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147028
O’Grady, K., Chantrell, R.W., Sanders, I.L.: Magnetic characterisation of thin film recording media. IEEE Trans. Magn. 29, 286–291 (1993). https://doi.org/10.1109/20.195584
Kelly, P.E., Grady, K.O., Mayo, P.L., Chantrell, R.W.: Switching mechanisms in cobla-phosphorus thin films. IEEE Trans. Magn. 25, 3881–3886 (1989). https://doi.org/10.1109/INTMAG.1989.690222
Zhang, M., Liu, Y., Li, Z.B., Peng, L.C., Shen, B.G., Hu, F.X., Sun, J.R.: Magnetization process of nanocrystalline mischmetal-Fe-B ribbons. J. Alloys Compd. 688, 1053–1057 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.07.098
Panagiotopoulos, I., Withanawasam, L., Hadjipanayis, G.C.: Exchange spring behavior in nanocomposite hard magnetic materials. J. Magn. Magn. Mater. 152, 353–358 (1996). https://doi.org/10.1016/0304-8853(95)00467-X
Folks, L., Street, R., Woodward, R.: Investigation of interaction mechanisms in melt-qunched NdFeB. J. Appl. Phys. 75, 62271–66273 (1994). https://doi.org/10.1063/1.355421
Hou, Y.H., Wang, Y.L., Huang, Y.L., Wang, Y., Li, S., Ma, S.C., Liu, Z.W., Zeng, D.C., Zhao, L.Z., Zhong, Z.C.: Effects of Nd-rich phase on the improved properties and recoil loops for hot deformed Nd-Fe-B magnets. Acta Mater. 115, 385–391 (2016). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.06.015
Jiang, Q.Z., He, L.K., Rehman, S.U., Hu, Y.F., Song, J., Ouyang, H., Yang, M.N., Zhong, Z.C.: Optimized composition and improved magnetic properties of Ce-Fe-B alloys. J. Alloys Compd. 811, 151998 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.151998