Reshaping the concept of bonded magnets——recent progress in the industrialization of anisotropic rare earth-ferro nitrides(SmFeN,NdFeN)

The chemical formula for rare earth-ferro nitrides is R_(x)Fe_(y)N_(z),where R represents a rare earth element.Anisotropic rare earth-ferro nitrides include two types of materials with different chemical compositions and crystal structures:(1) Nd(Fe,M)_(12)N_(x) or Pr(Fe,M)_(12)N_(x),where M=Ti,V,Mo,etc.,having a ThMn_(12)-type tetragonal crystal structure,commonly referred to as Neodymium-Ferro-Nitrogen (NdFeN);(2) Sm_(2)Fe_(17)N_(x), having a Th_(2)Zn_(17)-type rhombohedral crystal structure,abbreviated as Samarium-Ferro-Nitrogen (SmFeN).The academic community refers to these two types of materials collectively as rare earth-ferro nitrides.

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料Fe掺杂Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3性能研究

本文系统研究了新型中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料Sm0.5Sr0.5Co1-xFexO3-δ(SSCF)的晶体结构、热膨胀系数、导电率及电化学性能。固相合成的Sm0.5Sr0.5Co1-xFexO3-δ化合物均为单相材料,随着掺Fe量的不同,SSCF的晶体结构发生变化,在0≤x≤0.4时,SSCF为正交晶系钙钛矿结构,在0.5≤x≤0.9时,SSCF为立方晶系钙钛矿结构。Fe掺杂可以显著的改善Sm0.5Sr0.5CoO3的热膨胀系数,随着Fe含量的增加,热膨胀系数减小。在800℃下,SSCF导电率均大于100S·cm-1。随着Fe含量的增加,极化电阻增大;含量x=0.4时,极化电阻达到最大值;之后,随Fe含量的增加,极化电阻减小,在700～800℃时,Sm0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3-δ表现出了良好的氧催化活性。

Fe-Sm共掺杂改性TiO_2高效光催化剂的制备与表征研究

采用sol-gel法,使用过渡金属离子Fe和稀土离子Sm共掺杂改性制备纳米TiO2,并以降解甲基橙模拟染料废水为目标,考察其在紫外光下的光催化活性。通过XRD、UV-vis、TEM等手段表征此光催化剂的活性。研究结果表明,共掺杂的光催化活性明显优于单掺杂和不掺杂的光催化活性,尤以煅烧温度500℃下,n(Fe):n(Sm):n(Ti)=0.05:0.1:1时,紫外光下光催化活性最佳。

还原扩散法制备Sm_2Fe_(17)N_x磁粉的研究

研究了还原扩散法制备Sm2Fe17Nx磁粉过程中,还原扩散反应温度和时间对Sm2Fe17合金单相性的影响,以及Sm2Fe17合金渗氮过程中渗氮温度和时间对Sm2Fe17Nx磁粉性能的影响.结果表明:当还原扩散反应温度为1423K、反应时间为5小时能得到均相单一的Sm2Fe17合金;在728K温度下渗氮3.5小时后,400目～500目的Sm2Fe17Nx磁粉的各项磁性能达最大值:Br=0.8943T,Hc=325.8kA/m,Hcj=420.3kA/m,(BH)max=78.6kJ/m3.

Sm_2Fe_(17)和Sm_(10.5)Fe_(88.5)Zr_(1.0)的氮化行为

通过真空电弧炉制备了Sm2Fe17和Sm10.5Fe88.5Zr1.0母合金,铸态Sm2Fe17先经均匀化处理后再氮化,而Sm10.5Fe88.5Zr1.0则不经均匀化退火而直接在高纯氮气中氮化。运用扫描电子显微镜和X射线衍射技术对其氮化行为进行了研究。薄片扩散实验表明氮在Sm2Fe17中的扩散要比在Sm10.5Fe88.5Zr1.0中的扩散快。运用Fick第二定律通过理论计算得出直径为20μm的Sm2Fe17合金和Sm10.5Fe88.5Zr1.0合金球形粉末粒子,实现充分氮化的时间为10h和16h。实际粉末实现完全氮化的时间要比理论计算的时间少。这和粒径分布、颗粒表面状态、氮化过程产生的微裂纹以及实际条件和理想条件的差异有关。对于直径为20μm的粉末,氮化时间为6h时氮化已基本完成,氮化时间过长,Sm2Fe17Nx会发生分解。

添加Nb元素对Sm_2Fe_(17)合金微结构的影响

通过氢化-歧化-脱氢-重组法制备Sm2(Fe,M)17(M=Nb)合金,探讨了添加合金元素Nb对Sm2Fe17合金的微结构的影响。通过扫描电子显微镜和能谱仪、X射线衍射仪等分析手段对Sm2(Fe,M)17(M=Nb)进行测试和分析表明:添加微量的Nb元素可以有效的改善Sm-Fe合金铸态组织的显微结构。

磁粉粒度对烧结Sm(Co_(0.72)Fe_(0.15)Cu_(0.1)Zr_(0.03))_(7.5)的磁性能的影响

采用粉末冶金法制备烧结Sm(Co0.72Fe0.15Cu0.1Zr0.03)7.5,研究磁粉粒度对磁体磁性能的影响。结果表明,增加球磨时间将细化磁粉粒度,提高磁粉的比表面积,有利于降低磁体的烧结温度。球磨5,7,9,11 h的磁粉的最佳烧结温度分别为1225,1225,1215,1215℃。磁粉球磨9 h,烧结温度为1215℃条件下制备的磁体的综合磁性能最优:剩磁Br=0.94 T,感应矫顽力Hcb=708.4 kA.m-1,最大磁能积(BH)max=171.9 kJ.m-3,内禀矫顽力Hci=2276.6 kA.m-1;温度稳定性良好,长径比为0.7的磁体经550℃老化2 h后的磁通不可逆损失低于5%,有望应用于550℃环境中。

添加W元素对Sm-Fe合金相组成及微观结构的影响

使用XRD,SEM,金相显微镜等手段研究了添加W元素对Sm-Fe合金相组成及微观结构的影响。结果表明:W元素的添加改善了Sm-Fe铸态合金的微观结构,有效地抑制了α-Fe的生成和长大,减少了铸锭中的富Sm相和α-Fe相等杂相含量,Sm-Fe-W合金均匀化热处理4h即可达到未加W元素的Sm-Fe合金均匀化热处理16h相同的效果。

用还原扩散法制备Sm_2Fe_(17)合金

主要研究还原扩散法(R/D)制备Sm2Fe17合金的工艺和主要影响因素,并通过XRD和SEM等分析测试手段对还原扩散机理作了理论分析和实验研究,得出了还原扩散法制备Sm2Fe17的最佳工艺条件,实验表明在合理的原料配比条件下,1423K保温6小时后快淬可以制得成分单一的Sm2Fe17合金。

Sm_2(Fe,M)_(17)N_x稀土永磁材料的研究进展

综述了Sm2 (Fe ,M) 1 7Nx 永磁材料的最新研究进展 ,介绍了Sm2 (Fe ,M) 1 7Nx 磁粉及磁体的制备技术 ,说明用其他元素替换Sm或Fe对材料性能的影响 ,以及粉末颗粒具有最佳的尺寸和形貌的重要性。并指出放电等离子烧结技术 (SPS)有望成为制备Sm2 (Fe ,M) 1 7Nx 致密磁体的一个有效方法。

Sm—Fe—N永磁体的研制

用机械合金化的方法及退火和渗氮处理,用纯Fe粉和Sm粉制备出内禀矫顽力为33.1kA/cm(41.6kOe)和磁能积为98.7kJ/m^3(12.4MGOe)的Sm—Fe—N永磁材料.用X射线衍射方法对样品制备过程中的机械合金化、晶化、渗氮过程中所形成的相进行了分析,用脉冲磁强计测量磁性实验结果发现,采用高能球磨机是机械合金化的方法制备高矫顽力永磁体的较好工具晶粒尺度为几十nm是获得高矫顽力Sm—Fe—N永磁体的重要因素,样品中存在的软磁第二相是磁滞回线中出现蜂腰形状的主要原因。

Sm2Fe17化合物的差热-热重分析

通过X射线衍射、差热-热重(DTA-TG)联用仪以及磁测量等手段研究了Sm2Fe17化合物及其氮化物的相结构和磁性。通过对Sm2Fe17化合物的DTA-TG分析可以得到:当温度从室温(约300 K)升至1473 K的过程中,在N2保护的条件下,N原子扩散进入Sm21Fe17化合物中,在温度为700 K左右时Sm2Fe17化合物吸氮反应最剧烈,吸氮的结果使得Sm2Fe17Nx化合物的居里温度显著提高。随着温度的继续升高,在吸氮反应的同时,Sm2Fe17Nx化合物变的不稳定,部分分解为SmN化合物和Fe。对实验结果的分析可以得出,该化合物在接近熔点的1473 K以下只存在Th2Zn17型结构,不存在Th2Ni17型结构。

各向异性Sm_2Fe_(17)N_x磁粉的结构与磁性能

研究了Sm2 Fe17Nx 磁粉的制备、结构与磁性能 ,发现Sm Fe合金的铸态组织主要由Sm2 Fe17、α Fe和SmFe2 三种物相组成 ,而经过 10 0 0℃均匀化退火 4 8h处理后富Sm的SmFe2 相基本消失 ,α Fe相的晶粒变小 ,数量减少。随着氮化时间延长到 10h ,Sm2 Fe17相始终未改变其Th2 Zn17型结构 ,而氮原子浓度增加 ,所有的X射线衍射峰均向小角度方向移动 ;但在氮化时间超过 10h后 ,物相要发生变化 ,导致磁性能降低。在 5 0 0℃下流动的氮气氛中对Sm2 Fe17合金氮化 2、4、6、10h未加磁场取向的磁粉中 ,以氮化 6h的磁性能值最高 :σr =35 4 4Am2 /kg(emu/g) ,Hc =5 8kA/m(72 9 0 3Oe)。磁性能值偏低的原因与测量磁场较低 。

室温非水化学镀Sm-Fe-Ni-B合金的制备及性能研究

具有软磁性能的合金已广泛应用于各行业领域.采用室温非水化学镀的方法制备了SmFe-Ni-B合金,并利用SEM、EDS和VSM考察了稀土Sm对镀层形貌,耐腐蚀性和磁性能等的影响.结果表明,稀土Sm的添加量在3g/L时对镀层的形貌和耐腐蚀性能都有较大的改善,对镀层的饱和磁化率和矫顽力有所提高.

Sm_2Fe_(17)N_x的制备

在研究确定了原材料配比的基础上,采用还原扩散法制备出了Sm2F e17合金粉;探讨了反应温度、恒温时间、氮气压力及氮气压力200kPa时温度等因素对氮化反应的影响。当氮气压力为200 kPa、温度为873K、恒温5h时,生成Sm2F e17N2.874,其氮含量为3.111%。

HDDR处理的Sm2Fe16Ti1Nx化合物高能球磨的研究

在用HDDR法制备Sm2Fe16Ti1Nx氮化物过程中,研究了高能球磨对氮化物粉末的形貌、物相结构及磁性能的影响.发现高能球磨Sm2Fe16Ti1Nx氮化物使粉末颗粒细化的过程可描述为:大粉末颗粒→压延成层片状→断裂成短棒状及球形颗粒→压延成层片状→断裂成球形小颗粒,并在球磨一定时间后使粉末中的Sm2(FeTi)17Nx主相完全非晶化,α-Fe含量增高且没有非晶化.球磨后粉末的矫顽力随着球磨时间的延长而降低,而剩磁在球磨短时间时降低,再延长球磨时间又增高,在球磨较长时间到Sm2(FeTi)17Nx主相完全非晶化后又使剩磁降低,最高磁场下的磁化强度值则随着球磨时间的延长而增加.手研磨后粉末的矫顽力随研磨时间的延长而逐渐升高而剩磁及最高场下磁化强度值变化不大.

还原扩散法制备Sm_2Fe_(17)化合物的工艺研究

研究了还原扩散法制备Sm2Fe17化合物工艺中Sm2O3,Ca,CaCl2的配入量对Sm2Fe17合金均相性的影响,并用XRD对产物进行物相分析。结果表明:当反应温度为1423 K,反应时间为5 h,Sm2O3,Ca,CaCl2的配入量分别为121%,225%,8%时,还原扩散反应比较充分,能得到均相单一的Sm2Fe17化合物。

HDDR处理的不同钐含量Sm_2Fe_(17)型合金及氮化物的研究

通过采用电弧炉冶炼、HDDR及氮化的方法,对Sm2Fe17型合金及其氮化物的组织形貌、物相及磁性能进行研究发现,多补偿添加25%钐可使Sm2Fe17型合金退火后的α-Fe含量小于2%。HDDR后的粉末颗粒表面由蜂窝状孔洞、密堆积小颗粒及弥散细小颗粒组成。不同次数HDDR循环处理后的主相均表现为与退火后相同的Sm2Fe17结构及易面磁化。HDDR后α-Fe的含量增加,单胞体积膨胀?V/V<0.35%。氮化后Sm2Fe17晶格膨胀形成Sm2Fe17Nx主相,α-Fe相膨胀小,氮化增加α-Fe含量,多补偿Sm和延长氮化时间对减少α-Fe含量有利。随着氮化时间的延长,粉末中的氮含量增加,而且细粉氮化速度快,其中Sm12.8Fe87.2细粉氮化速度最快。补偿足够的钐可提高磁性能,从提高矫顽力角度看,多添加25%Sm与40%Sm效果相当,但从提高剩磁角度看,多添加钐到40%更好。

Fe含量对高温稀土永磁Sm(Co_(bal)Fe_xCu_(0.1)Zr_(0.03))_(7.5)(x=0.09～0.21)磁性能的影响(英文)

采用粉末冶金工艺制备了高温稀土永磁Sm(CobalFexCu0.1Zr0.03)7.5(x=0.09～0.21),研究了Fe含量对磁体磁性能的影响。结果表明:随着Fe含量的增加,剩磁Br和最大磁能积(BH)max 逐渐增加,在x=0.21时获得最大值,分别为0.96T和176.7kJ/m3;内禀矫顽力Hci先增加后降低,在x=0.15时获得峰值2276.6 kA/m。最佳工艺制备(x=0.15)的磁体温度稳定性良好,B-H退磁曲线在温度为500 ℃时保持为直线;内禀矫顽力温度系数β为-0.16%/℃,最高使用温度(OT)max达到533 ℃。

Sm(Co,Cu,Fe,Zr)_z永磁体注射成形坯溶剂脱脂工艺的研究

本文对Sm(Co0.721Cu0.08Fe0.174Zr0.025)7.5注射成形坯进行了溶剂脱脂实验,通过溶剂、温度、装载量和生坯厚度对脱脂速率的影响,分析了注射坯的溶剂脱脂工艺过程。结果表明:在溶剂中添加植物油能有效地抑制脱脂过程中注射坯开裂,并且粘结剂的脱除率可达70%以上;溶剂脱脂的初期主要受扩散反应控制、随着脱脂温度升高和装载量降低,脱脂速率增加,脱脂的后期溶解成为脱脂的主要控制性环节,温度和装载量对脱脂速率的影响与起始阶段相反;注射坯越厚,粘结剂的脱除率越低。