纳米晶复合永磁材料是最有发展前途的下一代超强永磁材料,其磁能积有望达到商用NdFeB永磁体的两倍。如何通过结构优化设计来进一步提高软、硬磁纳米晶之间的交换耦合,是这类材料发展亟待解决的一个关键科学问题。本项目针对纳米晶界面结构的调控和纳米晶形成的原子行为等科学问题,开展了系统的研究,取得了一些创新性成果。提出了采用界面非晶相来改善软/硬磁纳米晶的界面结构的思路,据此,在原子尺度上成功地对纳米晶复合永磁材料界面结构进行了调控,减小了界面自由体积,促进了界面自由体积周围磁性Fe原子的富集,从而增强了软、硬磁相的交换耦合,获得了高的矫顽力(- 8 kOe)和大的磁能积。采用高压技术实验确定了?a-Fe和Nd2Fe14B纳米晶的生长激活体积为0.6-0.8原子体积,据此,揭示了纳米晶的生长主要是依靠空位类型的热缺陷协助原子的扩散来进行。发现在?a-Fe纳米晶形成前,Fe原子首先在Nd-Fe-B非晶合金的结构自由体积周围富集这一现象,揭示了?a-Fe纳米晶的形成机制。这些研究结果对纳米晶复合永磁材料的结构优化设计和微结构的控制具有重要的指导意义,有助于推动下一代超强永磁材料的发展。
英文主题词Nanocrystals; interfacial structures; interfacial amorphous phase; structural tuning; nanocomposite magnets