Sm-Co纳米复合永磁体的研究

论文摘要

?最近试验发现主相为Sm（Co,M）7的稀土永磁体表现出较大的各向异性场（HA=10～18 T）、高居里温度（Tc=850℃）和较低的内禀矫顽力温度系数（β=-0.11%）等高温优异磁性能,具有更好的高温应用前景。按照纳米复合材料理论,Sm（Co,M）7硬磁相和α-Fe软磁相通过交换耦合作用可获得更优异的综合磁性能,且复合磁体中稀土含量少,价格便宜,有望成为新一代有实用意义的永磁材料。本论文采用熔体快淬结合晶化退火工艺制备了纳米复合Sm（Co,M）7/α-Fe型薄带,借助于X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜、振动样品磁强计、热分析仪等分析仪器,重点研究了快淬速度、晶化工艺、合金成分Fe、B对薄带微结构和磁性能的影响。试验发现,不同快淬速度及添加B或Fe对薄带的相组成影响不大,即快淬薄带均主要由Sm（Co, M）7和α-Fe两相纳米晶组成,晶化退火会使得薄带中的Sm（Co, M）7相分解,生成2:17R相、1:5相和α-Fe相。薄带中的软硬磁性相间均存在不同程度的交换耦合作用。另外,不同速度快淬的Sm12Co60Cu6Fe19Zr3薄带主要由无择优取向的等轴晶区和有明显择优取向的柱状晶区及树枝晶区组成,薄带的最佳快淬速度为20 m/s,此时薄带的I（002）/I（111）值为3.81,磁性能最佳为Hci=1301.9 Oe;Mr=39.27 emu/g;Mr/Ms=0.52。Fe的添加会增加Sm12Co60-xCu6Fe19+xZr3（x=1-10）薄带中α-Fe相含量,而且在不同温度晶化会改变薄带的矫顽力机制。其中,Sm12Co57Cu6Fe22Zr3快淬薄带在900℃晶化处理后的综合磁性能最佳为Hci=2131.4 Oe ; Mr=30.06 emu/g ; Mr/Ms=0.43。B的添加会提高Sm12Co60-xCu6Fe19Zr3Bx（x=0-5）合金的非晶形成能力,降低薄带中Sm（Co,M）7相的稳定性。其中,Sm12Co55Cu6Fe19Zr3B5合金以20 m/s速度快淬后基本由非晶组成,薄带经600℃晶化后,剩磁最高Mr=75.34 emu/g,磁饱和强度最高Ms=118.97 emu/g。?

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• 1.1.1 第一代稀土永磁材料
• 1.1.2 第二代稀土永磁材料
• 1.1.3 第三代稀土永磁材料
• 1.1.4 潜在的第四代稀土永磁材料
• §1-2 SmCo 永磁材料发展概述
• 1.2.1 SmCo 系二元合金的发展概况
• 1.2.2 SmCo5 系永磁体
• 2Co₁₇ 系永磁体'>1.2.3 Sm₂Co₁₇系永磁体
• 7 系永磁体'>1.2.4 新型SmCo₇系永磁体
• §1-3 SmCo 永磁合金的显微组织和矫顽力机理
• 1.3.1 常温矫顽力模型
• 1.3.2 高温矫顽力模型
• §1-4 成分对SmCo 永磁合金磁性能的影响
• 1.4.1 Sm 的影响
• 1.4.2 Fe 的影响
• 1.4.3 Cu 的影响
• 1.4.4 Zr 的影响
• 1.4.5 B 和C 的影响
• §1-5 本课题的提出和研究内容
• 1.5.1 本论文研究的目的和意义
• 1.5.2 本论文要解决的问题
• 1.5.3 本论文具体研究内容
• 第二章 试验原理及方法
• §2-1 试验原料与设备
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 试验所用主要制备设备
• §2-2 成分设计与工艺流程
• 2.2.1 成分设计及编号说明
• 2.2.2 工艺流程图及其说明
• §2-3 样品性能测试与表征
• 第三章 母合金的熔炼
• §3-1 概述
• §3-2 合金成分设计
• §3-3 试验结果与分析
• 3.3.1 铸态母合金组织的XRD 分析
• 3.3.2 铸态母合金SEM 观察
• 3.3.3 铸态母合金均匀化退火后的组织及物相分析
• §3-4 本章小结
• 第四章 快淬速度对薄带显微结构和磁性能的影响
• §4-1 概述
• §4-2 试验结果与分析
• 4.2.1 SmCo 合金熔体快淬法凝固过程分析
• 4.2.2 快淬速度对晶粒择优取向的影响
• 4.2.3 快淬速度对磁性能的影响
• 4.2.5 晶化退火对薄带组织结构的影响
• 4.2.6 晶化退火对薄带磁性能的影响
• 4.2.7 粘结块体磁性能分析
• §4-3 本章小结
• 第五章 Fe 含量对快淬薄带组织和磁性能的影响
• §5-1 概述
• §5-2 试验结果与分析
• 5.2.1 薄带XRD 分析
• 5.2.2 薄带SEM 分析
• 5.2.3 薄带VSM 分析
• §5-3 本章小结
• 第六章 B 含量对快淬薄带组织和磁性能的影响
• §6-1 概述
• §6-2 试验结果与分析
• 6.2.1 薄带SEM 分析
• 6.2.2 薄带 XRRD 分析
• 6.2.3 薄带TEM 分析
• 6.2.4 薄带差热分析
• 6.2.5 薄带磁性能分析
• §6-3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果