快淬1：7型SmCo永磁材料的制备及其结构与磁性能

论文摘要

具有TbCu7结构的SMCo7相是介于SMCo5和Sm2Co17相之间的非平衡相,兼具较高的磁晶各向异性和较高的磁饱和及高居里温度,是非常有应用前景的永磁材料。因为SmCo7为亚稳定相,在高温下很容易分解成为Sm2Co17和SmCo5,所以通常采用熔体快淬法制备该材料,并添加如Ti、Zr、B等合金元素稳定其相结构。细化晶粒尺寸是提高永磁矫顽力的有效途径。本文主要研究了添加碳化物对SmCo7材料的永磁性能和结构的影响,通过合适的合金成分和工艺参数设计制备细晶甚至纳米晶的SmCo7型永磁材料,以获取高矫顽力,并探讨其矫顽力形成机理。运用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射分析(XRD),能谱分析(EDS),热磁分析(TMA)等检测手段,分析样品的相结构、微观结构,揭示磁性能和微观结构之间的关系。研究表明WC、Cr3C2、VC对SMCo7快淬合金均有较好的晶粒细化作用,其中以Cr3C2的细化效果更佳。TEM分析显示(Sm0.12Co0.88)93(Cr3C2)7快淬带(20m/s淬速)的SMCo7主相尺寸在80nm左右,晶间有尺寸在20nnm左右的非铁磁性相析出,该相的尺寸为20nm左右。析出的非铁磁性晶间相对磁畴的钉扎使得该合金矫顽力大幅升高。在40m/s高淬速下制得的(Sm0.12Co0.88)93(Cr3C2)7合金为非晶结构,经650℃×6min热处理后获得了较好的磁性能,即iHc=635.4kA/m,Mr=0.58T。对(Sm0.12Co0.87Cu0.01)97(VC)3快淬带的热处理研究表明,热处理前后矫顽力有较大的提升,晶粒尺寸变化不大,矫顽力提高的原因是晶间第二相的转变引起畴壁钉扎场的增强。研究了Ti合金元素对SmCo7陕淬合金结构和磁性能的影响。所制备的SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.1和SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.15快淬带其相结构较为均匀,高淬速下仍然保持晶体结构。其中SMCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.1合金获得较高的矫顽力iHc=1993kA/m,而50m/s淬速所制备的SMCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.15快淬带的综合磁性能较高,即iHc=1153 kA/m, Mr=0.46T。SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.1和SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.15决淬带中均有SmCo2相析出,该相常温下为顺磁性,对磁畴壁有强钉扎,是快淬带获得高矫顽力的原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 永磁材料概述
• 1.1.2 稀土永磁材料发展的概述
• 1.2 磁学基础
• 1.2.1 物质磁性的分类
• 1.2.2 物质磁性的起源
• 1.2.3 稀土永磁的磁性来源
• 1.2.4 永磁材料的技术磁参量
• 1.2.5 磁畴结构
• 1.3 SmCo永磁的相关理论
• 1.3.1 SmCo永磁的磁化过程以及磁畴在磁化过程中的变化
• 1.3.2 SmCo永磁中主要存在的相及其结构
• 1.3.3 纳米稀土永磁
• 1.3.4 纳米稀土永磁材料的反磁化机理研究
• 7永磁材料的相关研究'>1.4 快淬SmCo₇永磁材料的相关研究
• 7结构的SmCo永磁材料'>1.4.1 具有TbCu₇结构的SmCo永磁材料
• 1.4.2 快淬速度对Sm-Co合金磁性能和微观组织的影响
• 1.4.3 合金元素的影响
• 1.4.4 退火工艺对快淬永磁的影响
• 1.5 论文的选题意义及研究内容
• 第二章 实验过程及实验方法
• 7永磁体的制备'>2.1 快淬SmCo₇永磁体的制备
• 2.2 性能与结构检测
• 2.2.1 磁性能测量
• 2.2.2 X射线衍射分析
• 2.2.3 扫描电子显微镜分析
• 2.2.4 透射电子显微镜分析
• 2.3 本文所使用的符号及其单位说明
• 7合金的结构及磁性能影响'>第三章 碳化物对快淬SmCo₇合金的结构及磁性能影响
• 3.1 实验说明
• 3.2 实验结果及讨论
• 0.12Co_0.88)_100-x（WC）_x（x=0～5）的结构和磁性能的影响'>3.2.1 WC含量对(Sm_0.12Co_0.88)_100-x（WC）_x（x=0～5）的结构和磁性能的影响
• 3C₂含量对(Sm_0.12Co_0.88)_100-x（Cr₃C₂）_x（x=0～7）结构和磁性能的影响'>3.2.2 Cr₃C₂含量对(Sm_0.12Co_0.88)_100-x（Cr₃C₂）_x（x=0～7）结构和磁性能的影响
• 0.12Co_0.87Cu_0.01)₉₇（VC）₃结构和磁性能的影响'>3.2.3 热处理对(Sm_0.12Co_0.87Cu_0.01)₉₇（VC）₃结构和磁性能的影响
• 3.4 本章小结
• 7合金结构和磁性能的影响'>第四章 Ti对快淬SmCo₇合金结构和磁性能的影响
• 4.1 实验说明
• 4.2 实验结果及讨论
• 6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.1和SmCo_6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.15的相结构分析'>4.2.1 SmCo_6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.1和SmCo_6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.15的相结构分析
• 6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.1和SmCo_6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.15的磁性能'>4.2.2 SmCo_6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.1和SmCo_6.7Ti_0.3（Cr₃C₂）_0.15的磁性能
• 4.3 本章小结
• 第五章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文