稀土永磁材料辐照效应研究进展(2)

图２

ＮｄＦｅＢ样品经中子辐照后磁性能的变化情况Ⅲ１

快淬ＮｄＦｅＢ磁体则比烧结ＮｄＦｅＢ具有更好的中子幅照抗力¨９｜．剂量为１．４×１０１６ｎ／ｃｍ２时，快淬ＮｄＦｅＢ磁体磁损失小于２％，而最好的烧结ＮｄＦｅＢ磁体的损失则接近５％．由粘结法、热压法和速凝法制得的快淬磁体，经中子辐照后性能的下降趋势相同．但快淬ＮｄＦｅＢ磁体比Ｓｍ—Ｃｏ磁体对中子幅照还是更敏感．烧结磁体和快淬磁体在显微组织方面的差异是导致它们抗辐照能力不同的根本原因．Ｂｒｏｗｎ认为，中子辐照时的磁损失机制可能是由于反向畴形核与畴壁去钉扎两种机制的混合，以至发生畴壁移动和退磁现象．

最近，人们还对稀土永磁材料辐照后的放射性进行了研究ⅢＪ．虽然Ｓｍ—Ｃｏ合金的抗辐照能力比ＮｄＦｅＢ要好，但辐照易使之具有放射性，这是因为Ｓｍ—Ｃｏ所含元素具有大的中子捕获截面，受辐照后易产生具有较长半衰期的Ｃｏ∞和

Ｓｍｌ５１．ＮｄＦｅＢ的放射性，尤其是掺杂重稀土元素

的ＮｄＦｅＢ的放射性尚不清楚．另外，ＮｄＦｅＢ中元素Ｂ的含量虽仅为ｌ％，由于Ｂ１０具有大的中子捕获截面，因此中子诱发的核反应将导致永久退磁

万　

方数据的发生．

３高能电子辐照汁射线辐照与Ｘ－射线辐照

Ｏｋｕｄａ等悼ｕ应用１７ＭｅＶ电子束对Ｓｍ—Ｃｏ、ＮｄＦｅＢ磁体进行１７ＭｅＶ电子辐照和６０Ｃｏ１一辐照实验，Ｓｍ—Ｃｏ和高温ＮｄＦｅＢ磁体无磁通损失，而有些类型的ＮｄＦｅＢ磁体则存在磁损失，当剂量在２．１×１０。Ｃ／ｃｍ２时，磁通损失随剂量增大而增加．磁通损失并非是对粒子的吸收造成的，而是类似于热效应的结果．Ｔ．Ｂｉｚｅｎ等陋１研究了高能电子对磁体的影响，并考虑了磁体具体使用条件的因素．

Ｂｏｏｃｋｍａｎｎ旧’发现，Ｓｍ２Ｃｏｌ７、ＳｍＣ０５和ＮｄＦｅＢ磁体都具有较好的抗１辐照能力，对磁性能无不良的影响．Ｌｕｎａ等Ⅲｏ对ＮｄＦｅＢ磁体进行吸收剂量为

６９

Ｍｒａｄ的＾ｙ一射线辐照，未发现有明显的剩磁损

失．Ｏｋｕｄａ等口¨采用∞Ｃｏ辐照源对ＮｄＦｅＢ磁体进行了１一射线辐照，发现吸收剂量为２８０Ｍｒａｄ时，ＮｄＦｅＢ的辐照磁通损失低于０．５％．最近，Ａｌｄｅｒｍａｎ等¨纠开展了吸收剂量高达７００Ｍｒａｄ的１一射线辐照研究，并进行精确测量，发现ＮｄＦｅＢ磁体的剩磁没有改变．杨仕清等。刊发现，粘结ＮｄＦｅＢ和化学镀Ｎｉ—Ｐ镀层处理后的ＮｄＦｅＢ磁体经＾ｙ一射线辐照后表面磁场略有提高．

总的来看，这几种辐照对稀土永磁材料的绝对损坏作用很小，但对于长期服役的稀土永磁部

件来说，良好的长期辐照稳定性尤为重要．４

辐照对磁性能影响的机理研究

通常，人们认为稀土磁体辐照后的磁通损失

不可能是磁体显微组织结构发生变化造成的．高能粒子导致的磁通损失可由以下两种机制加以解释：一是，辐照时通过级联碰撞形成反向畴，随后在原始畴结构中长大¨６’１７１；二是，沿带电粒子在磁体中贯穿轨迹的局部加热，使形成的高温区成为反向畴的形核核心¨卜ｕＪ．

Ｃｏｓｔ等¨刮曾对级联碰撞形成反向畴进行了初步估算．取弹性散射截面为２．５×１０埘ｃｍ２，在一个小时内，初级撞出的原子百分率为４×１０一，由此估算出初级撞出所置换的原子数为３００，进而得到每小时每个原子的平均置换数为１０～．如此低的百分率表明这种辐射作用很弱，难以改变材料结构．Ｔａｌｖｉｔｉｅ等¨川在研究２０ＭｅＶ质子辐照导致的退磁现象时，认为退磁机理可能与加热效应类似，即与第二种机制相似．当质子穿透磁体时，每个质子加热磁体的局部，此时块体的温度没有明显升高．在级联碰撞中，温度只在很小的范围

?２７０?

材料科学与工艺

第１６卷

里升高（直径约５０ｎｍ）．在适当条件下，这个高温区域会成为反向畴的形核中心．Ｋａｈｋｏｎｅｎ等¨２，ｂ１发展了一种理论模型，假设入射粒子能量大部分通过初级碰撞原子转移至晶格，然后能量扩散至一个球形区域，使其中温度超过居里温度，如果这个区域足够大，退磁场可使自旋反向，具有反自旋方向的新畴因此有可能发生形核，新畴随后长大，直到晶界或缺陷阻碍它才停止长大．

总的来看，辐照导致磁性能损失的机制仍不十分清楚．这是因为在试验手段上。对永磁材料显微组织结构和缺陷的分析一直存在很大困难，因此缺少有力的直接实验证据．另外，对于不同的永磁材料，还要考虑它们的不同矫顽力机制．Ｄｅｍｐ—ｓｅｙ∞’等研究了ＳｍＦｅＮ磁体经重离子辐照后的损伤行为，发现辐照诱发的缺陷提高了材料矫顽力．笔者【６１最近对ＮｄＦｅＢ和Ｆｅ—Ｃｒ—ｃｏ合金进行了＿ｙ一辐照实验，并提出它们矫顽力机制不同是导致抗辐照能力不同的原因；同时认为，研究辐照对永磁材料显微组织的可能变化对揭示材料辐照损伤机理具有关键作用．

‘

５

结语

以上，对稀土永磁材料的辐照研究进行了回顾．为有效提高稀土永磁材料的抗辐照能力，扩大稀土永磁材料在航天航空、加速器等领域的广泛应用，笔者认为应在以下几方面加强研究：

（１）对稀土永磁材料的辐照作用机理进行深入研究．通过微观组织分析结合性能的变化进行考虑，只有从机理上弄清楚，才会对改善稀土永磁体的抗辐照能力有根本的指导意义．

（２）系统地对稀土永磁材料进行辐照试验研究，提高辐照测量和磁测量的精度，确保获得可靠数据；同时，应当建立数据库，提高不同研究者通过不同辐照试验获得结果的可比性．

，

（３）从材料角度来看，提高材料的矫顽力、最高使用温度和减小晶粒尺寸是比较有效的手段．因此，从改善材料的制备工艺和优化合金成分角

度出发，在进一步提高材料磁性能的同时，也会进

一步提高材料的抗辐照能力．但最根本的途径还是要先弄清辐照损伤机理，这样才能采取有效措施来提高辐照抗力．

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