钕铁硼基薄膜磁体中富钕相的调控、表征及其对矫顽力的影响机理研究

富钕相的合理调控是制备高矫顽力、高磁能积钕铁硼磁体的关键。本项目将采用磁控溅射制备技术，在表面氧化的Si基片上生长Nd2Fe14B主相c轴（易磁化轴）垂直膜面择优取向的钕铁硼薄膜。通过改变靶材的Nd含量，调控富钕相的体积分数和尺寸；引入合金元素Cu、Al和微量O元素，调控薄膜磁体中富钕相的结晶状态和成份；生长[Nd-Fe-B/Nd-Cu]n多层膜结构，调控富钕相在薄膜磁体中的分布；使用振动样品磁强计、物理性能测量仪等测量薄膜的磁性能；使用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪等技术表征富钕相的结晶状态、成份、尺寸和分布。得出富钕相成份、结构等参数与矫顽力的关系，讨论富钕相控制磁体矫顽力的作用机制。总结富钕相在制备和后续热处理中的结构演变规律，探索出优化调控磁体中富钕相存在的可行方法，为发展现代汽车电机用无或少重稀土添加的高矫顽力高磁能积钕铁硼磁体提供理论指导。

富钕相的合理调控是制备高矫顽力、高磁能积钕铁硼磁体的关键因素之一。本项目通过多种方式调控Nd-Fe-B基薄膜磁体的富钕相的形成、分布，并研究其与薄膜磁体矫顽力的本征关系。获得的重要结果如下：.1）在表面氧化的Si基片上成功生长c轴（易磁化轴）呈垂直膜面择优取向的Nd-Fe-B基薄膜磁体。实验发现靶材成份由Nd13Fe77B10改变为Nd15Fe70B15，Nd-Fe-B单层膜的矫顽力由533 kA/m提高至1297 kA/m。.2）靶材成份为Nd13Fe77B10，插入Dy缓冲层或者Dy覆盖层，Nd-Fe-B基薄膜矫顽力由533 kA/m分别提高到1074 kA/m，1035 kA/m。且最大磁能积也获得适当提高，由原来的245 kJ/m3提高到291 kJ/m3，286 kJ/m3。靶材成份为Nd15Fe70B15时，合适溅射温度下，溅射Dy覆盖层矫顽力最高由1297 kA/m提高至2005 kA/m。.3）通过TEM技术详细表征了薄膜微结构、分析了不同靶材成分下富钕相的形成规律。详细讨论了表面稀土Dy扩散对薄膜磁体中富钕相形成的影响。揭示了薄膜磁体中富钕相的结构演变规律及其对矫顽力的影响机理。.4）采用薄膜磁体研究成果，通过表面稀土Nd扩散提高了Nd2Fe14B/α-Fe复合磁体的矫顽力，并详细分析了其物理机理。. 上述研究通过细致的实验及分析深化了对富钕相影响Nd-Fe-B基磁体矫顽力的物理机理的理解，为开发高矫顽力、低稀土尤其是重稀土含量Nd-Fe-B基永磁体提供了实验数据及理论基础。