1：7型SmCo永磁合金的研究

【摘要】：近年来,国防和军事技术提出了在400℃以上工作的高温稀土永磁材料的需求。1:7型SmCo永磁合金因其磁性能高、居里温度高、剩磁温度系数低、耐蚀性及热稳定性好,成为研究得最多的材料体系。本文自主设计合金成分,采用制备粘结体的方法,研究了不同的添加元素对1:7型SmCo永磁合金的磁性能和热处理工艺的影响。 使用NIM—2000磁性材料自动测量系统、扫描电镜、能谱分析仪研究了Ag元素替代Cu元素以及Ti元素替代Zr元素对1:7型SmCo永磁合金内禀矫顽力的影响。合金中的Ag主要与Sm、Cu形成富Ag相。这一富Ag相在合金的整个热处理过程中都不会溶解,导致合金的内禀矫顽力随着Ag元素添加量的增加急剧下降;当合金中的Cu元素完全被Ag取代后,时效处理不能有效提高合金的内禀矫顽力。随着Ti元素在合金中的添加量的增加,Ti部分取代Zr的合金其内禀矫顽力开始是下降的。随着Ti添加量增多,这种下降的趋势逐渐变得平缓。当合金中的Zr完全被Ti取代以后,磁体的内禀矫顽力有所上升,其值为不含Ti的磁体的53.1%。 采用X射线衍射仪和金相显微镜分析了1:7型SmCo永磁合金热处理过程中显微组织和相的变化。分析结果表明,热处理前的铸锭中Sm、Co主要以2:17相存在,伴有少量的1:5相。经过固溶处理后,合金中的1:5相溶解到2:17相中,形成过饱和的单相固溶体,主要以具有TbCu_7结构的1:7相(它由两个Sm_2Co_(17)晶胞和三个SmCo_5晶胞组成,通常把它成为1:7相)存在。经过完整的热处理之后(即固溶处理加时效处理),合金从1:7的过饱和单相固溶体中分解出具有CaCu_5结构的1:5相和具有Th_2Zn_(17)结构的2:17相。 最后,通过正交实验对设计的合金热处理工艺进行了初步的探索。实验结果表明,不同成分的合金对热处理工艺的要求是不一样的。通过实验给出了四种典型成分的合金最佳热处理工艺及在此最佳热处理工艺下的主要磁性能指标。