各向异性双相复合纳米晶永磁材料

本项目通过高压剪切流变技术，在软磁性相占高体积分数的纳米复合体系中，实现硬磁性相易磁化c轴的高取向度；通过不同晶位原子取代，探索改善纳米复合体系中Nd2Fe14B四方相在高压剪切流变中滑移特性来实现高取向度的可能性及其机理；对比研究微结构可控的"热压/热流变+(原位析出、软磁相包覆或软、硬磁性相的化学合成)"方法。合成具有一维结构、各向异性的硬/软磁同轴复合纳米线，其结构不同于传统二维薄膜材料或三维体材料，揭示具有同轴复合特殊结构的交换耦合机理，建立硬/软磁同轴复合纳米线交换耦合模型。澄清各向异性纳米复合体系中交换耦合机理及反磁化机制与硬磁相易磁化c轴取向度的关联性；阐明各向异性纳米复合体系中交换耦合机理及反磁化机制的温度依赖特性；利用微磁学理论定量分析各向异性双相复相纳米永磁材料的磁性耦合机理。开展材料磁化过程的计算机模型实验研究，建立易于实现各向异性复合体系内纳米耦合的微观结构和条件。

项目紧紧围绕着新型纳米复合永磁材料的制备、各向异性机理及软硬磁交换耦合机制开展研究。通过表面活性剂辅助高能球磨和低温表面活性剂辅助高能球磨法制备出了各向异性纳米Sm-Co和Nd-Fe-B片状材料，采用化学法实现了FePt纳米颗粒在0.5nm尺寸精确调控及生成不同形貌如棒状、立方、球形、花朵、蠕虫等形状的FePt纳米颗粒，并首先合成了成分可控Nd2Fe14B纳米粒子，利用制备的立方形FePt和Fe3O4纳米颗粒采用自组装技术制备出了FePt、Fe3O4和一系列FePt/ Fe3O4双元薄膜，为新型纳米双相耦合磁体开发和制备提供了一种新的途径。项目还制备了FePt-Fe3O4异质复合纳米颗粒及FePt@ Fe3O4核壳等复合纳米硬软磁复合材料，并首先制备出一维硬/软磁金属复合纳米材料，并对其中的反磁化过程进行了微磁学模拟。项目重点开展了热流变过程中稀土永磁材料织构形成机制、流变工艺与磁体取向度和微结构关系、探讨了热压永磁体的热流变机理和数学描述模型，认为晶界滑移、晶粒的转动和再结晶过程是热流变磁体形成织构的根本原因；对硬软磁热压纳米晶磁性材料的制备新方法进行了探索，实现了硬软磁交换耦合剩磁增强效果，得到了直观的硬软磁交换耦合的直观图像。对复相稀土磁体在流变后的磁化行为、晶界液相扩散提高纳米晶复相磁体流变取向能力等进行了探索。项目还尝试了从微磁结构的角度研究了各向异性纳米晶Nd-Fe-B磁体，揭示纳米晶粒之间的静磁和交换耦合相互作用、磁化和反磁化、热退磁等微观机制。项目获得了最大磁能积53MGOe的热压纳米晶磁体，该成果是冶金科技奖一等奖项目的重要组成部分。