Influence of heat treatment on the structural and magnetic characteristics of (NdxPr1-x)2Fe14B-based magnetic material for low-temperature application

Influencia del tratamiento térmico en las características estructurales y magnéticas del material magnético basado en (NdxPr1-x)2Fe14B para aplicaciones a baja temperatura

Se prepararon imanes permanentes sinterizados a base de Pr-Nd-Fe-B con 10 y 13 % en peso de Pr mediante tecnología tradicional y se sometieron después a diversos tratamientos térmicos. La composición estequiométrica de los granos de la matriz corresponde a los compuestos (Pr_0,3Nd_0,7)₂Fe₁₄B y (Pr_0,4Nd_0,6)₂Fe₁₄B, respectivamente. Los análisis termomagnéticos realizados a las muestras de estos imanes mostraron la presencia de transición espín-reorientación a temperaturas de 95 y 75 K, respectivamente. Esto hace que el imán sea potencialmente aplicable a bajas temperaturas. Para estos compuestos, hemos determinado las condiciones óptimas de tratamiento térmico. Se ha estudiado la estructura del dominio magnético del imán sometido a un tratamiento térmico óptimo. Se ha demostrado el efecto de diferentes tratamientos térmicos a baja temperatura sobre las propiedades magnéticas de los imanes.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, los materiales magnéticos basados en Nd-Fe-B han despertado un gran interés debido a su posible aplicación incluso a temperaturas criogénicas [1]. La aplicación a bajas temperaturas de imanes basados en el compuesto no aleado Nd₂Fe₁₄B está limitada por la existencia de una transición de espín-reorientación (SRT) a 135 K, que va acompañada de una disminución de las características histeréticas de los imanes [2]. La sustitución parcial del praseodimio por neodimio (que forma soluciones sólidas continuas) en las aleaciones magnéticas (Nd_x Pr_1-x)₂Fe₁₄B para imanes permanentes basados en NdFe-B permite disminuir la temperatura SRT debido a la ausencia de transición del compuesto Pr₂Fe₁₄B [2]. Así, la sustitución completa de Pr por Nd permite eliminar la SRT hasta 4,2 K. Además, se sabe [3, 4] que la sustitución de praseodimio por neodimio nos permite aumentar sustancialmente la fuerza coercitiva de magnetización (HcJ).

Esto está relacionado con el mayor campo de anisotropía magnética para el compuesto Pr₂Fe₁₄B (7,2 MA/m) en comparación con el del compuesto Nd₂Fe₁₄B (5,6 MA/m) [2]. Los compuestos tienen una estructura cristalina tetragonal con una fuerte anisotropía magneto-cristalina orientada a lo largo del eje cristalográfico c [001]. En el caso de sustitución de Pr por Nd, el otro parámetro histerético, la magnetización de saturación, puede ser casi invariable (Bs para Nd₂Fe₁₄B y Pr₂Fe₁₄B es de 1,6 y 1,5 T, respectivamente [2]). Este hecho determina la posibilidad de diseñar imanes permanentes de alta eficiencia y alta coercitividad para aplicaciones de baja temperatura.