各向异性稀土永磁材料动态磁特性的微磁结构表征

In this project,magnetic domains of high performance bulk anisotropic rare earth permanent magnets (REPM) are investigated by using magnetic force microscopy (MFM) based on the advanced MFM probes. Anisotropic REPMs are prepared by composition adjustment and techinique optimization. The influence of magnetic film and its thickness on probe properties will be discussed, and the fators affacting probe's sensitivity will also be investigated. We will revealthe characteristics on the interaction between magnetic probes and the alloy samples. The relation between dynamic magnetic domains and magnetization-demagnetization process will be discussed based on micro-magnetic theory and microstructures of the alloys. In-situ MFM will be used to reveal the evolution of magnetic domains of these alloys on temperature, and to discuss thermal demagnetization mechanism. In this project, typical magnetic domain model will be constructed to show how the macro-properties is correalted to magnetic microstructures for these alloys, which is significant to control the magnetic properties of these alloys.

本申请拟以高性能强磁性稀土永磁合金为研究对象，基于高级磁力显微镜探针的研制，开展各向异性稀土永磁材料块体的磁力显微学研究，进行动态磁特性的微磁结构表征。通过合金成分调控和制备技术优化，研制高性能各向异性稀土永磁材料。研究针尖的膜层种类、膜层厚度、膜层状态（颗粒分布、连续薄膜等）等对针尖磁性的影响；研究探针悬臂的形状、尺寸、激光反射层的特征对磁探针灵敏度的影响；探究磁探针的磁各向异性与强磁性各向异性永磁合金的相互作用规律。研究高性能稀土永磁合金的动态微磁结构与技术磁化－反磁化特性的关联性特征；研究矫顽力机制；采用磁力显微镜原位分析技术揭示新型高性能稀土永磁材料的高温微磁结构演变，探究退磁机制。通过稀土永磁材料的磁力显微学研究，构建典型微磁结模型，揭示微磁结构与宏观磁性能的内在关联性，从微磁结构角度促进高性能稀土永磁合金的可控制备。

稀土永磁是发展高新技术、国防尖端技术以及改造传统产业不可或缺的战略材料，是世界各国尖端技术发展和战略竞争的热点之一。微磁结构的特征直接决定了高性能永磁材料的技术磁化特性。因而揭示和研究微磁结构对提高稀土永磁合金磁性能，理解微结构与宏观磁性能之间的关联，优化和改进生产工艺以及发展基础磁学具有重要的意义。.本项目以高性能强磁性稀土永磁合金为研究对象，开展了各向异性稀土永磁材料块体的磁力显微学研究。探究了磁探针的磁各向异性与强磁性各向异性永磁合金的相互作用规律。研究了高性能稀土永磁合金的动态微磁结构与技术磁化－反磁化特性的关联性特征；研究矫顽力机制。通过稀土永磁材料的磁力显微学研究，构建典型微磁结构模型，揭示微磁结构与宏观磁性能的内在关联性，从微磁结构角度促进高性能稀土永磁合金的可控制备。.针对高性能钐钴磁体，材料的典型磁性能与合金的成分、相结构密切相关。我们对钐钴磁体制备阶段微结构及相结构进行了详细地分析研究，得到了与常规钐钴磁体不一样的相结构转变特征。一方面，钐钴磁体的胞状组织结构在热处理的初期阶段已形成，可是未形成1：5相，另一方面，相结构的稳定态不是在最终热处理的条件下得到，而是在中间某一个态出现，之后一直保持稳定。这一结果补充或完善了高性能钐钴磁体的相结构演变的另一种可能形式。采用双主相法制备的Ce9Nd21FebalB1M磁体的晶界相相较于Nd30FebalB1M磁体分布更为均匀连续，适量的添加Ce可优化磁体的晶界组织。对于稀土永磁，随着温度的升高，其反向畴的数目逐步增加，反向磁畴的发展，就像“岛链效应”，岛屿越来越多，岛屿与岛屿之间越来越近。随着反向磁畴出现的区域面积急剧增加，正、反向磁畴分布的混乱程度变大。在检测温度范围内，磁化反转符合形核机理。.本项目发表学术论文13篇，获得授权国家发明专利4项，参加国内外学术会议9次。参与编著2014-2015稀土科学技术学科发展报告。项目负责人方以坤教授2017年获得中国稀土学会青年科学家奖称号。