纳米复合Pr2Fe14Bα-Fe永磁材料的交换耦合作用研究.pdf

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1、包小倩等：纳米复合Pr2Fe14B/!-Fe永磁材料的交换耦合作用研究395＊纳米复合PrFeB/!-Fe永磁材料的交换耦合作用研究214包小倩，周寿增，王佐诚，乔祎，张茂才（北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083）摘要：用单辊熔体快淬法制备了由硬磁相Pr2Fe14B和软磁其中m（cH）=M（cH）/M（r），m（rH）=M（rH）M（r）。相!-Fe组成的纳米复合永磁薄带。根据剩磁曲线（!M-H曲线）M（rH）是等温剩余磁化曲线，其测试方法是从退磁状态出发，沿系统研究了不同合金成分和不同工艺参数下纳米复合永磁材料正向施加逐渐增强的磁化场H，除去磁场

2、后测量剩余磁化强度晶粒间的交换耦合作用。M（rH）。正向饱和磁化后的剩余磁化强度记作M（r）。Mc关键词：纳米复合永磁；交换耦合；熔体快淬（H）是直流退磁剩磁曲线，其测试方法是先将样品在正方向饱中图分类号：TM271；Tg146文献标识码：A和磁化，然后沿负方向依次施加而后去掉逐渐增强的磁化场，并文章编号：1001-9731（2003）04-0395-03测量对应的剩余磁化强度M（cH）。1引言3实验结果与分析纳米复合永磁材料中含有大量的软磁相，但却呈现出优异3.1不同Pr含量对样品交换耦合作用的影响的永磁性能，用传统的永磁理论无法解释这一现象。研究表图1给出了Pr

3、xFe94-xB6（x=12、10.44、9、8）合金薄带的［1~4］明，纳米复合永磁材料的剩磁增强和磁硬化起源于纳米晶!M-H曲线随Pr含量的变化。可见，随合金中Pr含量增加，即的硬磁相与软磁相之间的交换耦合作用。在负场作用下，软磁!-Fe含量降低，样品!M-H曲线正向峰对应的外场增大，即矫顽相晶粒心部的磁矩首先克服交换耦合作用实现反磁化，随负场力升高，但对应正向峰的高度明显降低，即交换耦合作用减弱。增大，反磁化区域逐渐向软磁相与硬磁相的交界面扩展，但当负由SSbauer谱可知，合金中Pr含量由12%（原子分数）逐渐降低场大小不足以使硬磁相完全反磁化时，如果去除负

4、场，则在交换到8%（原子分数），硬磁相的含量降低，软磁相!-Fe的比例逐耦合作用下，软磁相磁矩又会转回到正场的方向，这就是纳米复渐增加（体积比分别为0%、8%、18%、27%）。这表明随样品中合永磁材料具有的交换弹性。定量地评价纳米复合永磁材料晶!-Fe含量的减少，硬磁相与软磁相之间的交换耦合作用减弱。粒间的交换耦合作用，对于弄清材料的反磁化机制和剩磁增强但需要提出的是，当合金中Pr含量继续降低到7%（原子分［5］机制有重要意义。研究方法通常有不可逆磁化率法和退磁数），也就是合金中!-Fe含量升高到35%，硬磁相与软磁相之［6~8］曲线分析法。对于由非相互作用的单畴

5、粒子组成的磁体，间的交换耦合作用又开始减弱。［9，10］满足Stoner-wohifarth关系：m（cH）=1-2m（rH）如果晶粒之间存在相互作用，则m（cH）与m（rH）偏离上述线性关系。这种偏离用!M（H）（=m（cH）-［1-2m（rH）］）表示。不同样品!M（H）曲线的区别在于使!M（H）达到峰值所需要的外磁场不同，峰值强度不同。若!M>0，表示晶粒相互作用支持磁化状态，晶粒间的交换耦合相互作用为主；若!M<0，表示晶粒相互作用促进退磁化，晶粒间的长程静磁相互作用为主。!M=0时晶粒间不存在相互作用。!M偏离零值越大，则说明晶图1最佳快淬态PrxFe94

6、-xB6合金带的!M-H曲线Fi1Thevariationof!Mwiththeexternaiiyappiiecmaneticfieic粒间的相互作用越强。foraiioyribbonSofPrxFe94-xB62实验方法3.2不同B含量对样品交换耦合作用的影响用真空电弧炉熔炼母合金。采用单辊急冷法制备快淬带，图2给出了Pr8Fe92-xB（xx=6、8、10、12、14）合金薄带的并对过淬带进行晶化热处理。利用XRD分析合金带的相组成!M-H曲线。合金B含量升高，!M-H正向峰降低，且对应的外场及相结构。根据MSSbauer谱确定各相的相对含量。用H-800降低

7、。这表明样品中硬磁相与软磁相晶粒间的交换耦合作用和透射电镜观察样品的显微结构。借助LDJ9600振动样品磁强计矫顽力均随B含量的升高而降低。由XRD谱（见图3）可知，x（VSM），用退磁曲线分析法（即!M-H曲线）确定晶粒间的交换=6，只出现Pr2Fe14B和!-Fe的衍射峰；随合金中B含量的增耦合作用。加，Pr1.1Fe4B4相开始出现，并逐渐增多。经SSbauer和TEM进!M（H）=m（cH）-［1-2m（rH）］一步研究发现，这些富B相在硬磁相和软磁相晶界富集，由于Pr1.1Fe4B4相在室温下是顺磁相，它不仅对合金的磁性能起稀释＊基金项目：国家自然科学