低温度系数的Nd-Fe-B永磁合金

研究了取代元素钴、镝、钬、铒、钆等对Nd-Fe-B系永磁合金磁性及热稳定性的影响。用钻和重稀土元素取代铁和钕,合金居里温度升高,磁感总损失下降,平均可逆温度系数下降最后变为正值。已得到一种温度系数α=-0.028％/℃(20～100℃)的Nd Fe B系永磁合金,它可以较好地工作在150℃的环境中。用这种取代方法获得的温度系数为零的合金,其磁性为:Br=7900G,_iH_c>16kOe,_bH_c=7.3kOe,(BH)_(max)=14.3MGOe。     

粉体特性对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_(6.9)高温永磁合金磁性能的影响

分别采用球磨和气流磨工艺制备了Sm(Co,Fe,Cu,Zr)6.9合金粉体。研究了粉体的形状和粒径对烧结磁体磁性能的影响规律。与球磨工艺相比,气流磨制备的粉体颗粒外形更规则。在平均粒径相同的情况下,采用气流磨粉体烧结时效后的永磁合金样品取向度更高,室温剩余磁化强度Mr、最大磁能积(BH)max和500℃条件下的Mr,iHc,(BH)max均优于采用球磨粉体经相同工艺制得的样品。外形规则的气流磨粉体制得的合金样品在室温和500℃条件下的磁性能均随粉体粒径减小呈先升高后降低的趋势,室温下6.8μm气流磨粉体烧结时效样品的磁性能达到最优,为Mr=8092 Gs,iHc=18.3 kOe,(BH)max=123 kJ.m-3;该样品在500℃条件下的磁性能仍达到Mr=5177 Gs,iHc=9.0 kOe,(BH)max=39 kJ.m-3。     

双相纳米晶永磁体的研究

Nd8 .5Fe75Co5Cu1 Nb1 Zr3B6 .5合金熔体经 18m·s- 1 快淬 ,在 670℃ / 4min退火处理后 ,制备成的粘结磁体的最佳磁性能为 :Br=0 .68T(6 8kGs) ,JHc=62 0 .3kA·m- 1 (7 8kOe) ,(BH) max=74kJ·m- 3(9 3 3MGOe)。在低Nd合金中复合添加Zr和Cu ,提高了内禀矫顽力 ,改善了磁滞回线的矩形度 ,从而提高了最大磁能积。     

钐钴永磁合金吸放氢特性及应用研究进展

钐钴永磁合金因卓越的磁性能、优异的高温性能和耐蚀性得到了广泛应用。随着在航空航天,风力发电等行业对高性能钐钴永磁合金需求加强,开发高性能钐钴永磁合金一直是本领域的研究热点。采用吸氢破碎制备单晶磁粉为制备高性能钐钴永磁合金的发展提供了新思路,同时,为了满足氢气服役环境对钐钴永磁合金高温耐氢能力的要求,开发强耐氢钐钴永磁合金的需求日趋迫切,因此需加强钐钴永磁材料吸放氢动力学与热力学机制的认识与了解,以指导研究钐钴合金吸氢破碎和强耐氢合金。本文首先介绍了合金吸放氢动力学与热力学研究中常用的检测与分析方法,然后综述了SmCo₅, Sm₂Co₇和Sm₂Co₁₇合金吸放氢过程中的结构变化和动力学与热力学研究进展,接着对近年来钐钴永磁材料吸氢破碎应用的研究成果进行了总结与讨论,最后对开发易氢破和强耐氢钐钴永磁合金作了展望。     

工业生产N46与N45H烧结NdFeB永磁体的结构和性能

通过优化合金成分设计和改进合金铸锭技术、合金粉末制备技术、磁场取向成型技术以及烧结技术,应用全部国产设备与国内通用的工业生产烧结NdFeB永磁的原材料,避免使用镓(Ga)等稀有贵重金属元素,实现了N46与N45H等高性能烧结NdFeB磁体的工业化生产.N46烧结NdFeB磁体的典型磁性能为Br=1.392T(13.92kGs),BH.=1004kA@m-1(12.62kOe),JH.=1085kA@m-1(13.64kOe),Hk=1008kA@m-1(1267kOe),(BH)max=366kJ@m-3(45.9MGOe).N45H烧结NdFeB磁体的典型磁性能为Bx＝1.386T(13.86kGs),BH.=1059kA@m-1(13.32kOe),JHc=1418kA@m-1(17.83kOe),Hk=1357kA@m-1(17.06kOe),(BH)max=364kJ@m-3(45.8MG0e).SEM观察和XRD分析结果表明,生产的高性能产品具有良好的取向度和晶粒细小而均匀的显微组织.     

新型钐钴永磁的高温性能和微观结构

研究了在高温下(>400 ℃)具有高矫顽力的新型Sm(CobalFe0.2Cu0.09Zr0.0256)7永磁合金,该合金在673 K时矫顽力仍为575 kA*m-1;矫顽力温度系数为-0.126 %*℃-1,比传统的2∶17型Sm-Co合金要低.透射电镜研究表明,合金胞状组织结构的平均尺寸大约为83 nm.     

稀土—铁—氮化合物Sm2（FeM）17Ny永磁材料的稳定性

最近,Coey J.M.D.和Sun Hong等发现了一种具有优异内禀磁特性的化合物Sm_2Fe_(17)Ny,其H_A=14 T Tc=475℃,μ_oM_s=1.54 T。用机械合金化法制得了内禀矫顽力_iH_c=23.5 kA/cm(30kOe)的各向同性磁体,该磁体具有较好的温度特性,例如,在200℃时,其_iH_c=8.8 kA/cm(11.0kOe)。该化合物有一个致命的弱点,就是在650℃附近完全分解为SmN和α-Fe的混合物。因而限制了用烧结法和热形变法制备各向异性磁体     

无镁超点阵结构A_2B_7型La_(1-x)Y_xNi_(3.25)Mn_(0.15)Al_(0.1)合金的储氢和电化学性能

采用真空电弧熔炼和热处理(950℃×10 h)方法制备了新型无镁超点阵结构A_2B_7型La_(1-x)Y_xNi_(3.25)Mn_(0.15)Al_(0.1)(x=0,0.25,0.50,0.67,0.75,0.85,1.00)退火合金,研究了A端稀土Y元素对退火合金微观组织结构、储氢行为及电化学性能的影响.结果表明,退火合金微观组织的主相均由Ce_2Ni_7型结构组成,随稀土Y含量x增大,Ce_2Ni_7型主相丰度呈先增加后减小的规律,同时Ce_2Ni_7型主相的晶胞体积V逐渐减小.气体储氢时,x=0~0.25合金无压力-组成-温度(PCT)曲线平台且易形成氢致非晶化;当x≥0.50时,合金能有效抑制储氢时的氢致非晶化倾向且具有明显的吸/放氢平台特征,吸氢平台压范围为0.026~0.097 MPa,最大储氢量为1.418%~1.48%(质量分数),储氢性能得到极大改善.电化学测试结果表明,x=0.50~0.85的合金具有较高的电化学放电容量(350.4~381 mA·h/g),经100次充放电循环后容量保持率S100=52%~85%,其中稀土Y含量x=0.67~0.75时的合金具有良好的储氢性能及较好的综合电化学性能.合金电极的高倍率放电性能HRD900=64.5%~85.7%,氢原子在合金体相中的扩散是电极反应动力学过程的控制步骤.     

铜模吸铸Nd9Fe83-xTi4C4Bx（x=1015）合金组织演化和磁性能的研究

采用铜模吸铸及随后的退火处理制备了厚度为0.8 mm,成分为Nd9Fe83-xTi4C4Bx(x=10~15)的Nd2Fe14B/Fe3B型纳米复相磁体,对其组织演变和磁性能进行了研究。结果表明:在铸态合金中,x=10的合金微观组织主要由Nd2Fe14B,Fe3B,α-Fe和TiC相构成。而x=11~15的合金中除含上述各相外,还出现了Nd2Fe23B3相、未知相和非晶相,且随着B含量的增加,它们在合金中的相对含量有不同程度的增加;退火过程中,随着合金中亚稳相和非晶相的转化,Nd2Fe14B,Fe3B和α-Fe相对含量增加,但不同B含量合金的相结构变化差异明显,导致退火后磁体具有不同的磁性能。其中,x=12的合金在680℃退火5 min后获得了最佳磁性能:Br=0.63 T,iHc=98.12 kA·m-1,(BH)max=22.79 kJ·m-3。     

热处理对La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1储氢合金微观组织和电化学性能的影响

在氩气气氛和1173 K保温条件下对La0.63 Gd0.2 Mg0.17Ni3.1 Co0.3 Al0.1储氢合金进行不同时间(t=8 ～168 h)的热处理,采用电感耦合等离子发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析方法(EPMA)和电化学测试分析方法对比研究了退火时间对合金显微组织演化和电化学性能的影响.研究结果表明,铸态合金组织由Ce2 Ni7型、Gd2Co7型、Pr5 Co19型、PuNi3型和CaCu5型相组成,其Ce2 Ni7型相的丰度为78.9％,随退火时间的延长,退火合金中Ce2 Ni7型相的丰度逐渐增加,当退火时间t=168 h时其相丰度达到94.5％,Ce2 Ni7型相结构的晶胞参数和晶胞体积随退火时间增加而减小.电化学测试分析表明,退火合金电极的电化学性能与Ce2 Ni7型相的丰度有密切关系,退火时间对合金电极的活化性能影响不大,但合金电极放电容量随退火时间的延长逐渐提高,当t=168 h时,合金电极放电容量达到最大值386.8mAh·g-1;退火时间对合金电极循环稳定性的提高和改善有不同程度的影响,当退火时间t=16～168 h时,经100次充放电循环后,其电极容量保持率S100=90.3％～91.5％.热处理能有效改善合金电极电化学反应的动力学性能,但不同退火时间对合金电极的高倍率放电性能影响不明显.     

氢致Nd2Fe14B相的层间分裂

Nd_2Fe_(14)B相是一种四方晶相,属P42/mnm(D_(4h)~(14))空间群,可描述为富Nd层和Fe层的交替堆垛层状结构。最近,我们从典型的Nd-Fe-B永磁合金吸放氢后的X射线衍射(XRD)图谱分析发现,Nd_2Fe_(14)B相在吸放氢后其层片间变得极易分裂,稍经研磨即可获得以(001)为解理面的层片状粉末。     

退火处理对新型无镁Y0.7La0.3Ni3.25Al0.1Mn0.15储氢合金结构和电化学性能的影响

通过电弧熔炼制备了无镁La-Y-Ni系A₂B₇型Y_0.7La_0.3Ni_3.25Al_0.1Mn_0.15合金, 并在高纯0.2 MPa Ar气氛下分别对合金进行850~1050 ℃真空24 h退火热处理. 通过X射线衍射(XRD)、 中子衍射(ND)、 扫描电子显微镜/能量分散谱(SEM/EDS)和电化学测试方法研究了退火温度对合金结构和性能的影响. 结构分析表明, 铸态合金由CaCu₅, Ce₅Co₁₉, Gd₂Co₇, Ce₂Ni₇多相构成, 随着退火温度升高, CaCu₅, Ce₅Co₁₉, Gd₂Co₇相逐步减少直至消失, Ce₂Ni₇主相相丰度逐步增加. 900~950 ℃退火时, 合金为单相Ce₂Ni₇结构. 退火温度继续升高, 合金中出现少量PuNi₃相. 合金电极的最大放电容量随着退火温度的升高先增加后降低. 从铸态的307.6 mA·h/g增加到900 ℃退火时的最大值393.1 mA·h/g, 后又降到1050 ℃退火时的366.4 mA·h/g. 合金电极的电化学循环稳定性随退火温度的升高而升高, 循环100次后电化学容量保持率(S₁₀₀)从铸态的66%上升到1050 ℃退火后的88.5%, 900~950 ℃退火时, 合金电极具有较好的综合电化学性能.     

钇对AB_5型La_(0.7-x)Y_xCe_(0.3)Ni_(3.9)Co_(0.45)Mn_(0.35)Al_(0.3)储氢合金的组织和电化学性能的影响

用真空电弧熔炼和热处理(1000℃×10 h)制备了AB_5型La_(0.7-x)Y_xCe_(0.3)Ni_(3.9)Co_(0.45)Mn_(0.35)Al_(0.3)(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)退火合金,研究了A端Y元素对退火合金微观组织、相结构及电化学性能的影响。XRD和SEM电镜分析结果表明,退火合金微观组织均有CaCu_5型主相和少量第二相组成,随Y含量的增大,主相的晶胞参数a,c及晶胞体积V依次减小。电化学测试结果表明:经100次充放电循环后的容量保持率S_(100)=77.6%～88.1%,合金电极的高倍率放电性能HRD_(900)=86.9%～92.9%。Y元素的添加对提高合金的循环寿命效果显著。其中Y含量x=0.2时的合金具有较好的综合电化学性能, 100次充放电后的循环寿命S_(100)=88.1%,高倍率放电性能HRD_(900)=92.9%。合金电极反应动力学由合金表面电荷转移速率和氢在合金体相中的扩散共同控制。     

稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响

采用真空电弧熔炼及退火处理制备R-Y-Ni系A_2B_7型R0.3Y0.7Ni3.25Mn0.15Al0.1(R=Y,La,Pr,Ce,Nd,Gd,Sm)储氢合金,系统研究稀土元素R对合金微观组织与结构、储氢和电化学性能的影响。XRD和SEM-EDS分析表明,合金退火组织由Ce2Ni7型主相、PuNi3型及少量Ca Cu5型相组成,Ce2Ni7型主相的晶格常数a、c及晶胞体积V均随稀土R原子半径的减小而依次降低。该合金均具有明显的吸放氢平台,常温下最大吸氢容量为1.17%~1.48%(w/w),吸氢平台压Peq为0.037~0.194 MPa。电化学分析表明,退火合金电极的电化学活化性能优良,R=La合金具有最高的放电容量(389.2 mAh·g-1)和较佳的容量保持率(充放电循环100次后的S100=85.7%),其中合金微观组织的不均匀性及稀土元素的电化学腐蚀是影响电极循环稳定性的主要原因。合金电极的高倍率放电性能(电流密度为900 m A·g-1)HRD900=71.05%~86.94%,其电极反应动力学控制步骤主要由氢原子在合金体相中的扩散速率所控制。     

熔体旋淬合金Zr_(0.9)Ti_(0.1)(Ni,Co,Mn,V)_(2.1)的微结构与电化学性能

对比研究了熔体旋淬和常规熔铸合金Zr0 .9Ti0 .1(Ni,Co ,Mn ,V) 2 .1的微结构和电化学性能 .XRD分析表明 :熔体旋淬合金在退火前后的晶体结构和铸态合金一样 ,均为面心立方结构 ,由LaveC15相组成 ;并且随旋淬速度的增加 ,旋淬合金中的非晶成分越多 .电化学测试表明 :旋淬合金有较好的活化性能 ,但其最大放电容量较低 ,小于 2 80mAh/g ;而退火后的旋淬合金需经 30次循环才能完全活化 ,其最大放电容量皆为 34 0mAh/g左右 ,高于铸态合金和退火前的旋淬合金 ;在电流密度为 30 0mA/g下进行充放电循环 ,发现退火后的旋淬合金循环稳定性明显高于铸态合金电极 ,并且随旋淬速度的增加 ,循环稳定性越好 ,经过 80 0次循环后 ,退火后的 4 0m/s合金容量保持率高达 85 % ,容量衰减率只有 6.9%     

无镨钕AB5型Mm（Ni,Co,Mn,Al）5合金储氢及电化学性能研究

镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池,但随着稀土价格的不断上涨,稀土元素占其成本的比例约由14%逐步提升到55%,开发无镨、钕的高丰度镧铈稀土元素AB5型储氢材料,有助降低混合动力车用镍氢电池负极材料的成本。采用中频感应熔炼配合快淬甩带工艺制备了LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8,0.6,0.4)合金,并研究了合金A,B侧各元素的比例以及制备工艺对合金储氢性能及电化学性能的影响。结果表明,随着x的降低,合金的储氢量和放电容量逐渐降低。当x=0.6时,合金电极具有较好的综合电化学性能,最大放电容量达到332.81 mAh.g-1,充放电循环寿命达(715 mA.g-1,80%容量保持率,下同)215次。对该合金B侧Mn,Al含量进行优化后,原材料中的Co含量减少,合金的最高电化学容量可达319.01 mAh.g-1。合金在氩气氛保护下进行退火处理后,结晶度和均匀性上升,电化学容量有所降低,但循环稳定性得到明显改善。其中,经950℃/2 h退火处理的LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8)合金的最大放电容量达328.07 mAh.g-1,充放电循环寿命达364次。     

Nd—Fe—Co—B—M（M=Dy,Al,Si）永磁合金的热稳定性

研究了用还原扩散合金粉末制备的(Nd_(1-x)Dy_x)_(16)(Fe_(1-y-z)Al_ySi_z)_(74)Co_4B_6烧结磁体的磁性和热磁特性。发现在固定Dy含量时,Al比Si显著地提高了内禀矫顽力(_iH_c)。同时添加Al和Si可以改善磁体的磁性和热稳定性。当x=0.15,y=0.0085、z=0.0145时,经500℃回火获得了最大(_iH_c)。磁体在200℃下放置0.5h(Bd/Hd=-3.2),开路剩磁不可逆损失小于5％。在180℃下1000h时效后,开路剩磁不可逆损失小于3％。磁体性能为:B_r=1.09T,_bH_c=827.6kA/m,_iH_c=1973.5kA/m,(BH)_(max)=221.2kJ/m~3。     

非晶态(Fe_(1-X)Y_X)_(84)B_(16)的磁性及热处理对其磁性的影响

研究了非晶态(Fe_(1-x)Y_x)_(84)B_(16)合金的磁性及热处理对其磁性的影响。结果表明,(Fe_(1-x)Y_x)_(84)B_(16)合金不同于Fe-Y合金,几乎不存在磁矩分布的散磁结构。其交换涨落参数(δ)介于0.3～0.5之间。当样品晶化后,对x>0.1的样品出现四方相Y_2Fe_(14)B,使原耒的软磁性硬化,当x=0.25时,室温矫顽力可达4.6kOe。     

La_(0.63)Gd_(0.2)Mg_(0.17)Ni_(3.2-x)Co_(0.3)Al_x(x=0～0.4)储氢合金的微观组织和电化学性能

采用真空感应熔炼方法制备了La0.83Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1和La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.2-xCo0.3Alx(x=0~0.4)贮氢合金,并在氩气气氛900℃进行退火处理。通过X射线衍射(XRD)、显微电子探针(EPMA)分析方法和电化学测试分析研究了Gd和Al元素对合金微观组织和电化学性能的影响。研究结果表明,该系列合金退火组织主要由Ce2Ni7/Gd2Co7型、Pr5Co19型、PuNi3型和CaCu5型相组成;Gd元素的加入使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型/Gd2Co7型相显著增加,x=0.1时其相丰度达到81.2%;随Al含量x不断增加,合金中CaCu5型相丰度逐渐增多,当x=0.1~0.2时,CaCu5型相丰度为4%~5%,x=0.4时,其相丰度达到66.65%。电化学测试分析表明,Gd和Al元素对合金电极活化性能影响不大,当x=0.1时,含Gd合金电极放电容量达到最大值391 mAh.g-1,随Al含量x进一步增加,合金电极放电容量降低。含Gd和加入适量的Al元素可使合金电极循环稳定性得到明显提高,当Al含量x=0.1,0.2时,经100次充放电循环后其电极容量保持率S100分别为93.7%和90.1%,其中La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1合金具有最好的综合电化学性能。     

铸造RE—Fe—（C,B）合金的组织结构与磁性

在铸造的RE-Fe-(C,B)(RE=Nd,Pr,Mm)合金中获得了高的矫顽力,在室温(300K)和低温(10K)分别达到1280kA·m