采用电镜、x射线衍射等技术研究NdPrFeCoB合金熔体在控制凝固过程中α-Fe、Nd2Fe14B纳米晶的织构形成和生长机制。深入研究α-Fe晶体织构的形成对Nd2Fe14B织构生长的影响。通过控制合金熔体的凝固过程制备取向α-Fe纳米晶与非晶共存的复合体以及完全非晶合金。探索外磁场下α-Fe的晶体织构对Nd2Fe14B织构形成的诱导作用。研究磁场对NdPrFeCoB非晶合金晶化过程中Nd2Fe14B纳米晶织构形成的诱导和控制作用及磁场退火下α-Fe/Nd2Fe14B复合纳米晶的形成特点。研究复合纳米晶的界面结构与织构形成的关系及织构对材料的微结构和磁性的影响。通过优化控制凝固工艺参数和利用磁场,制备具有强织构的α-Fe/Nd2Fe14B复合纳米晶材料。本项目的完成将为制备各向异性复合纳米晶永磁材料提供基础,促进新一代高磁能积永磁材料的发展。
由具有纳米尺度的硬磁相和软磁相组成的纳米晶复合材料是最有发展潜力的永磁材料。理论预言,各向异性纳米晶复合永磁材料的最大磁能积可超过100 MGOe。形成晶体织构是制备各向异性永磁材料的关键。本项研究采用控制熔体凝固技术,利用α-Fe纳米晶的织构诱导了Nd2Fe14B纳米晶的取向生长,制备出最大磁能积为 25.2 MGOe 的各向异性复合纳米晶永磁材料。发现高压压致Nd2Fe14B纳米晶取向生长,利用高压技术获得了强晶体织构的α-Fe/Nd2Fe14B复合纳米晶。建立了纳米晶成核和生长的研究技术,揭示出复合纳米晶永磁材料晶粒粗大的根源和L10-FePt 薄膜中纳米晶有序化温度高的原因。在室温下,通过强烈机械变形,在Nd-Fe-B非晶合金中引入了高密度(~45%)、均匀分布的α-Fe纳米晶(<10 nm),解决了非晶合金室温纳米晶化的关键问题。将机械变形与热退火技术相结合,有效地控制了Nd-Fe-B非晶合金中纳米晶结构的形成,提高了合金的磁能积,为复合纳米晶材料的制备提供了新理念和新技术。上述成果获2006年度河北省自然科学一等奖。