[00116388]高温固相法软/硬磁纳米复合材料的可控制备及性能研究

软/硬纳米复合永磁材料是发展新一代高性能永磁材料非常重要的途径。纳米复合永磁材料是在纳米尺度下,通过硬磁相和软磁相之间强烈的交换耦合作用来提高磁体的磁能积。其中,硬磁相具有高的磁晶各向异性场,有助于提高磁体的矫顽力,软磁相用来提高磁体的饱和磁化强度,二者的共同作用,使纳米复合永磁材料具有高剩磁比,高磁能积。纳米复合永磁材料中软磁相含量较高,稀土含量较低,具有磁性能高,成本低的特点,具有重要的应用前景。纳米复合永磁材料的磁性能强烈的依赖材料的微观结构,理论上预言合适的控制软磁相含量和微观结构,会使其性能超越第三代Nd-Fe-B磁体,成为新一代高性能、低成本永磁材料。 软/硬磁纳米复合永磁材料微观结构需要满足：软磁相晶粒尺寸（或片层厚度）小于临界值（通常小于20 nm）;软磁相和硬磁相必须分布均匀。科学家们已经尝试采用多种不同工艺来加工制备由微米或亚微米晶粒组成的材料,如用融体快冷加热压或等静压技术来控制晶粒长大。尽管这种方法目前已经成功用于制备平均晶粒尺寸小于100 nm的磁性材料,但由于晶粒尺寸分布非常宽（100%）。 通过在硬磁颗粒表面包覆软磁层能有效的解决后续成型过程中软硬磁分布随机、不可控的问题。目前采用的包覆方法主要有溅射、激光沉积、电沉积、气相沉积等。然而这些方法得到的软磁相一般是由大尺寸（大于100nm）颗粒组成的厚膜,或者是小尺寸颗粒零散分布在硬磁表面。而采用液相环境中化学还原软磁相金属前驱体,通过控制还原条件使其更易于在硬磁相表面形核长大,可以获得软硬磁复合所需的微观结构。然而,化学还原包覆的方法,需要在液相环境中发生,不可避免的要用到表面活性剂、溶剂、还原剂等有机物,并且这些有机物后续难以完全去除。而在后续的磁粉压制成型过程中,这些有机物又会分解出氧、碳、氮等元素,破坏稀土硬磁相的性能。 本项目,利用无需表面活性剂等有机物参与的固相条件下纳米复合结构的合成新方法来获得软/硬磁复合结构。在金属前驱体和硬磁颗粒均匀混合的条件下,利用硬磁材料作为软磁相的生长基底,加热过程中金属前驱体,分解得到的纳米晶会在硬磁颗粒表面形核长大,形成复合结构,通过调节二者比例以及温度、时间等因素达到最佳的包覆效果。通过这种固相环境中热分解的方法,获得的纳米双相复合结构表面干净,并无任何有机物的存在,为下一步的压制成型,制成高密度磁体提供了性能优异的结构单元。