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高性能SmCo基烧结永磁材料及结构特征

孙威  
【摘要】:作为第二代稀土永磁体,畴壁钉扎型Sm2Co17基烧结永磁体因其卓越的高温磁性能、极低的温度系数、上佳的耐腐蚀性和抗氧化性能一直备受科研工作者青睐。因为某些特殊的使用条件要求磁体具有弱依赖外部环境和温度的高的磁能积,所以Sm2Co17基烧结永磁体被广泛地应用于微波管、陀螺仪和加速器、控制和稳定卫星的反应轮和动量轮、磁轴承、传感器和驱动器等仪器之上。在“追求高性能(包括高剩磁Br、高内禀矫顽力Hcj和高最大磁能积(BH)max)是稀土永磁发展历史永恒的旋律”这一认识的基础之上,我们研究了高性能Sm2Co17基烧结永磁体的磁性能和微观结构。所得结论如下:(1)采用气流磨制粉,有效的控制了氧含量,制备出了高矫顽力的Sm(CoFeCuZr)7.8磁体。(2)在高固溶温度磁体中观察到平均尺寸~50 nm的胞状群的生成,认为这将减小有效钉扎相1:5H所占的体积分数,是矫顽力降低的原因。制备出综合磁性能为(BH)max+Hcj=63.01 ((BH)max=31.64 MGOe, Hcj=31.37 kOe)的Sm2Co17基烧结磁体。(3)研究发现,随着等温退火时间的延长,尽管1:5H相的Js和K1都减小,但其比值却可能增大使矫顽力增加。认为在等温退火过程中,胞更完整、1:5H胞壁相厚度的增大、片状Z-phase数密度增加,是Sm(CoFeCuZr)7.8球磨磁体矫顽力逐渐增大的原因。(4)通过研究了等温退火温度Tia和等温退火时间tia对磁体磁性能的影响,确定了较佳磁性能对应Tia和tia分别是800℃和20 h。相应的磁性能是:Br=11.57 kGs, Hcj=9.46 kOe, (BH)max=27.8 MGOe。制备出高剩磁的Sm2Co17基烧结永磁体。磁性能的结果显示,无论Tia=830还是800℃,对于c-5搅拌球磨粉制成的磁体,随着tia的延长,其Br基本保持不变,Hcj逐渐增大,膝点矫顽力Hk先增后减,磁感应矫顽力Hcb逐渐增大,(BH)max先增大后减小的变化规律是类似的。(5)成功制备出32H (30 MGOe(BH)max≤32 MGOe, Hcj≥25 kOe)牌号高性能Sm2Co17基烧结永磁体,采用的制粉工艺是气流磨,铸锭成分是Sm(CoFeCuZr)7.8,根据4.3.4节,大部分磁体的(BH)max都在31 MGOe左右;最佳的磁体的(BHW31.64 MGOe,即TS=1187℃, Tia=785℃时的(BH)max应该接近32 MGOe;制备出(BH)max=31.64 MGOe, Hcj=31.37 kOe的超高矫顽力Sm2Co17基烧结永磁体;制备出Hcj=32.83 kOe的超高矫顽力Sm2Co17基烧结永磁体,此时NIM-2000HF永磁测量仪的磁能积测得结果为(BH)max=30.4MGOe。(6)为了进一步制得更大的(BH)max的磁体,另研究了Sm(CoFe0.26CuZr)7.8和Sm(CoFe0.27CuZr)80合金,终态磁体的磁性能和分析结果表明Fe含量不宜过多。


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