2∶17型SmCo永磁材料的研究进展与展望

2:17型SmCo永磁体自1977年问世以来,其研究得到很大发展,性能不断提高。因其具有优异的磁性能,已在微波通讯技术、航空航天、国防工业、交通运输业等领域广泛应用。因2:17型SmCo永磁体具有较高的居里温度和较高的磁能积,而成为永磁材料的首选材料。作者介绍了2:17型SmCo永磁的发展过程、磁体的磁性能、制备工艺、应用情况及其发展趋势。

高稳定性2:17型SmCo永磁材料的制备、表征及应用

在永磁材料的实际应用中,使用者最为关注的问题之一是其温度特性,即随着环境温度的变化,该材料的磁性能的变化情况。2:17型SmCo永磁材料具有温度稳定性好、饱和磁化强度大、耐腐蚀等诸多优点,是多种精密仪器、仪表及装备的首选材料,在国防军工领域有着重要的应用,是其它永磁材料所无法替代的。本报告将从4个方面:(1)超高使用温度Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_z永磁材料;(2)低温度系数2:17型SmCo永磁材料;(3)Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_z永磁材料的磁畴结构研究;(4)磁性器件的磁路设计,介绍近年来钢铁研究总院在2:17型SmCo永磁材料的研究、开发及应用方面的进展。

2∶17型SmCo永磁材料的研究进展与展望

2∶17型SmCo永磁体自1977年问世以来,已有很大发展,其性能不断提高。因其具有优异的磁性能,在微波通讯技术、航空航天、国防工业、交通运输业等很多领域有着广泛的应用。最近又提出了最高工作温度大于400℃的永磁材料的要求,因2∶17型SmCo永磁体具有高的居里温度和较高的磁能积而成为首选材料。从1996年至今出现了2∶17型SmCo高温磁体的研究热潮,本文主要介绍了2∶17型SmCo永磁的发展过程、磁体的磁性能、制备工艺、应用情况及其发展趋势。

温度对2:17型SmCo永磁材料磁性能的影响

研究了Sm_2(Co Cu Fe zr)_(17),材料的剩磁B_r,、内禀矫顽力iH_c随温度的变化关系,研究了材料在不同温度条件下的磁通可逆损失和不可逆损失,随着材料内禀矫顽力iH_c的增大,可逆损失和不可逆损失都明显减小,最后采用了畴壁位移理论解释了磁性能随温度衰变的机制,提高材料的内禀矫顽力是提高材料温度稳定性的有效途径。

烧结工艺对2:17型SmCo合金磁性能的影响探究

采用传统粉末冶金工艺制备了2∶17型SmCo合金,研究了烧结温度1195~1210℃对磁体微观结构和磁性能的影响。烧结态磁体主要由2∶17H相和1∶5H相组成。随烧结温度的升高,相组成不变,而晶粒平均粒径由43.51μm生长至75.71μm。从1195℃提升至1210℃的过程中,剩磁B_(r)、内禀矫顽力H_(cj)、最大磁能积(BH)_(max)和密度ρ均随温度的升高先增大后减小,并在1200℃时得到了B_(r)=11.12 kGs、ρ=8.2747 g/cm^(3)的最佳烧结态磁体,同时磁体内铜元素分布相对均匀,磁体获得高磁性能。对比终态磁性能,发现剩磁B_(r)和密度ρ的提升主要完成于烧结阶段。

高矫顽力2:17型SmCo永磁合金的时效处理与磁性能的研究

利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线电子能谱分析以及磁性测量的方法,研究了高矫顽力2:17型钐钴稀土永磁合金在等级时效过程中磁性能的变化与时效处理条件及显微组织结构的关系。试验结果表明:合金一经时效,就由单相固溶体分解为2:17相和1:5相,在随后降低温度的等级时效过程中,内禀矫顽力H_(ci)的提高可以认为是由两相成分的变化进而导致畴壁能差的变化引起的,另外时效过程中产生的晶界析出物对矫顽力的提高也起了一定的作用。

高温稳定、高磁性能2：17型SmCo永磁体绝缘特性的研究

解释了2：17型SmCo永磁合金晶胞结构对磁体绝缘特性的影响，并通过对磁粉绝缘包覆到磁体整体表面喷涂的全方位电绝缘保护的方案设计，得出制备具有高温稳定性能、优良电绝缘特性、较高磁性能2：17型SmCo稀土永磁体的有效途径。制备的磁体电阻率比烧结磁体高10^6～10^7倍，比粘结稀土永磁高10^3～10^4倍，磁性能比永磁铁氧体高出近1倍。

高温2∶17型SmCo永磁体的显微组织及其与磁性能的关系

为了解2∶17型SmCo永磁体的显微组织与磁性能的关系,用粉末冶金法制备了4种Sm(CobalFe0.1-CuyZr0.04)z烧结磁体,每种成分磁体都进行了热处理工艺优化实验;并对磁体的显微组织及其与磁性能的关系进行了研究。结果表明:z值较低,同时Cu含量又较高的Sm(CobalFe0.1Cu0.16Zr0.04)6.7磁体具有最佳磁性能;扫描电镜(SEM)观察表明:显微组织表现为晶粒细小均匀且基本没有孔洞,晶界析出物均匀平滑地沿晶粒边界析出、且不成大块聚集的磁体具有较好的磁性能;磁力显微镜(MFM)观察表明:Sm(CobalFe0.1Cu0.16Zr0.04)6.7磁体的显微组织呈明显的胞状结构,磁畴结构表现为波纹畴结构,其高温磁滞回线在400℃时方形度仍较好,Hci仍有830kA/m,矫顽力温度系数(β)达-0.15%/℃,在500℃时退磁曲线才开始恶化。

高矫顽力2∶17型SmCo稀土永磁的时效处理与磁性能的研究

利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线电子能谱分析以及磁性测量的方法,研究了高矫顽力2:17型钐钴稀土永磁合金在等级时效过程中磁性能的变化与时效条件及显微组织结构的关系。合金一经时效就由单相固溶体分解为2:17相和1:5相,在随后降低温度的等级时效过程中,内禀矫顽力由398kA/m提高到1631.8kA/m,H_(ci)的提高可以认为是两相畴壁能差的变化引起的,另外时效中产生的晶界析出物对矫顽力的提高也起了一定的作用。

1∶12型稀土铁基永磁材料研究进展

作为下一代稀土永磁的候选材料,1:12型稀土铁基永磁合金(RFe_(12),R=Sm,Nd)具有高内禀磁性、优异的温度稳定性及较少的稀土含量,目前受到了广泛的关注。综述了1:12型稀土铁基永磁材料最新的研究进展,详细介绍了1:12相的晶体结构及多原子取代体系的内禀磁性及技术磁性,总结了不同类型的1:12型稀土铁基永磁材料研制的技术特点及成果,并提出了后续研究中需解决的关键问题及研究方向。

高矫顽力2:17型SmCo永磁合金的显微组织分析

制备了具有高矫顽力的2:17型SmCo磁体,采用透射电子显微镜对所制得的具有高矫顽力、低温度系数的2:17型磁体的微观组织进行了研究。结果表明:该磁体具有胞状显微组织,胞内为菱方结构的2:17相,胞壁为六方结构的1:5相,具有六方结构的2:17相位于胞状组织的内部;整齐、完整的胞状组织是获得高性能磁体的必要条件;胞状组织的尺寸大小和各元素在各相中的分布是决定矫顽力大小的关键因素。

Sm_2Co_(17)型高温永磁材料的性能及应用

阐述了Sm_2Co_(17)型永磁材料的高温磁性能和应用前景。从温度内补偿的角度出发,用重稀土金属Er部分地取代Sm_2(Co,Cu,Fe,Zr)_(7.22)中的Sm,可以有效地降低材料的温度系数,获得在高温下使用的高性能永磁材料。讨论了磁体在高温老化处理后回复到室温的磁性能变化及磁体长径比与温度稳定性的关系。

Sm_2Co_(17)型永磁材料金相样品的腐蚀条件研究

用三种金相腐蚀剂和不同的腐蚀时间对Sm2Co17型永磁材料进行腐蚀,通过扫描电子显微镜(SEM)结合X射线能谱仪(EDS)对Sm2Co17型永磁材料的金相腐蚀条件进行了研究。结果表明,0.5ml硝酸、2ml乙酸、100ml蒸馏水的配比,腐蚀60s能清晰显示晶界、晶粒表面以及晶粒中的富Zr和富Sm析出相。与最常用金属材料腐蚀剂和金相腐蚀手册提供的配方腐蚀剂相比,本实验确定的腐蚀条件得到的金相SEM照片更为清晰。

高使用温度Sm2Co17型永磁材料研究进展

目的:梳理Sm2Co17型高使用温度永磁材料的研究现状。方法:从成分、新旧制备工艺、理论分析及表面处理等方面综述了高使用温度Sm2Co17型永磁材料的研究现状。结果:新理论分析方法在一定程度上揭示了微结构和磁性能的温度依赖关系,新工艺可获得比旧工艺更高的高温磁性能,但仍然存在一定局限性。结论:目前Sm2Co17型永磁材料已获得较好的磁性能及应用,但为了进一步提高其高温磁性能并为新一代高使用温度永磁材料的开发提供基础,今后对更深层次显微结构与磁性能的关联机制进行研究是很有必要的。

2∶17型Sm-Co高温永磁体的研究

用粉末冶金工艺制备了Sm(CobalFevCu0 .0 88Zr0 .0 2 5) 7.5(v =0～ 0 .3 0 )烧结磁体 ,通过系统研究Fe含量对磁体的室温及高温磁性的影响 ,制备出了具有很好的高温稳定性的永磁材料Sm(CobalFe0 .0 7Cu0 .0 88Zr0 .0 2 5) 7.5,在 5 0 0℃时其磁性能为 :Br=0 .687T ,bHC=42 9.7kA·m- 1 ,iHC=63 7 4kA·m- 1 ,(BH) max=83 .7kA·m- 1 。比较了该材料与商业用高矫顽力Nd Fe B和高矫顽力 2∶17型Sm Co磁体的高温磁性。

Sm_2Co_(17)基高温稀土永磁材料的显微结构与磁性

Cu含量较高的Sm2Co17基永磁材料在高温下具有较大的内禀矫顽力,而Fe含量较高时其高温下的磁性较差. TEM显示磁体由胞状结构构成,胞内为2:17R相,胞壁为1:5相.在MFM(磁力显微镜)下可观测到片状相(1:7相), 畴结构为波纹畴和条状畴,但是在片状相出现的区域并未观察到畴壁钉扎点,而在胞壁相的三角结合区域畴壁的钉扎强度最高.高温X射线衍射分析表明,随着性能的降低观测到材料的相结构发生了较大的变化,由室温下的2:17R主相、1:5相和1: 7相变为非晶结构,且最终转变成700℃时的SmCo3主相和2:17R相.相结构的转变直接导致磁体性能的降低.

Sm_2Co_(17)型高温稀土永磁的微结构与磁性能

采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、磁力显微镜(MFM)和原位X射线衍射(XRD)等探讨Sm2Co17型稀土永磁材料的胞状结构、畴结构和相结构及其对磁性能的影响,制备使用温度为500℃的高温稀土永磁材料。结果表明,Sm(CoFe0.11Cu0.10Zr0.03)7.5具有很好的高温稳定性,500℃时的磁性能为:Br=0.708 T,Hci=646.7 kA/m,BHmax=85.4 kJ/m3;其磁畴宽度远小于晶粒尺寸,但大于胞状结构的尺寸,使用温度较高的磁体具有较小的磁畴和胞状结构;当使用温度小于300℃时,Sm2Co17型磁体内存在的相结构为2:17R、2:17H和1:5相,矫顽力主要受1:5相的钉扎而产生;当300℃<t<tc1:5时,部分1:5相转变成中间相并最终转变成2:7相,磁体的矫顽力将由1:5相钉扎和2:7相形核所控制;当t≥tc1:5时,磁体的矫顽力将全部由非磁性1:5相和2:7相形核所控制。

间隙型氮化物稀土永磁材料研究进展

简要回顾了永磁材料的发展历史，综述了2∶17、1∶12和3∶29间隙型氮化物稀土永磁的最新研究成果。阐述了1∶12间隙型氮化物今后的研究方向，指出开展1∶12间隙型氮化物永磁研究的重要性和迫切性．

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_2Fe_(17)N_x永磁材料的研究进展

综述了目前Sm_2Fe_(17)化合物及Sm_2Fe_(17)N_x磁粉的制备方法,以及Sm_2Fe_(17)化合物渗氮过程的条件选择,并进一步指出了Sm_2Fe_(17)N_x磁粉的发展现状和趋势。