LiF-CaF_2-SmF_3体系熔盐电解制备SmFe合金的电化学机制研究

研究了1173 K时在Li F-CaF_2-5SmF_3(%,质量分数)体系中,Sm(III)在Mo电极和Fe电极上的电化学行为。当研究电极为惰性Mo电极时,通过循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)的研究结果表明:Sm(III)在-1.58 V左右发生了一步单电子转移还原反应,生成了Sm(II),通过不同扫速(扫速不高于0.25 V·s-1)的CV曲线证实,Sm(III)/Sm(II)转换的氧化还原反应为可溶-可逆反应,该反应的存在将使电解电流效率降低;在Mo电极上未观察到Sm(II)→Sm(0)的信号,说明在该体系中无法在惰性电极上通过熔盐电解直接得到金属Sm;当研究电极为Fe电极时,CV和开路计时电位(OCP)检测均发现了Sm Fex合金生成的电化学信号,证实Sm(II)可以在活性铁电极上发生欠电位沉积从而生成Sm Fex合金;对合金进行了电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析,确认了合金中的相成分为Sm Fe2,Fe和Sm。

快淬SmFe合金相结构及显微组织研究

采用快淬法制备SmFe合金的过程中,在不同快淬速率下会得到4种不同外部形貌的合金,采用XRD,SEM,EDS等方法分析不同快淬速率下SmFe合金的相组成及显微组织结构,研究快淬速率及Sm含量对快淬态合金薄带相组成和显微组织结构的影响。研究表明:随着快淬速率的升高,冷却速度及过冷度也随之升高,合金薄带的相组成与组织形貌发生较大的改变,当快淬速率达到15 m·s-1时,SmFe合金的相结构开始由Th2Zn17型晶体结构转变为TbCu7型结构,通过对不同快淬速率下获得的合金薄带进行SEM和EDS分析,确定快淬态的SmFe合金薄带均由α-Fe枝晶相、包晶SmFe相及富Sm相组成,并且随着快淬速率的升高,枝晶逐渐向等轴晶转变,晶粒得到一定程度的细化,当快淬速率达到40 m·s-1时,枝晶生长转变为球状晶生长,晶粒大幅度细化,同时偏析现象消失,组织分布均匀化;通过对在同一快淬速率下获得的不同Sm含量的快淬SmFe合金薄带进行XRD分析,发现Sm含量的降低有利于TbCu7型结构的SmFe合金的获得,经SEM与EDS分析,发现随着Sm含量的增多,合金组织中α-Fe枝晶相逐渐减少,富Sm相逐渐增多。

Fe含量对快淬SmFe合金结构的影响

在轮速为40m·s^-1快淬制备不同Fe含量的亚稳态快淬SmFex（x=7．5，8．0，8．5，9．0，9．5，10．0，10．5，11．0，12．0，13．0）合金，经过800℃退火处理60min，采用XRD分析了快淬SmFe。合金退火前后的相组成和晶体结构，并结合Rietveld结构精修方法分析了TbCu7型SmFe9相的晶体结构。结果表明：快淬SmFex合金在化学计量数SmFex（x=7．5—8．0）时，形成Th2Zn17型sm2Fe17和少量的SmFe2；随着Fe含量增加，在x=8．5～13．0时，由平衡相转变成亚稳TbCu7型SmFe9相，a-Fe含量逐渐增多。随着Fe含量增加，SmFe合金的晶格常数a不断减小，而晶格常数c，c／a不断增大。在TbCu，型SmFe9相中Fe原子分别位于2e，3g，6l晶位，Sm原子自由占据1a晶位。2e晶位哑铃状Fe—Fe原子对的的占位趋于无序。退火后SmFex合金在化学计量数x=8．5，9．0时，由亚稳相TbCu7型SmFe9转变为平衡1112znl7型Sm2Fel7相；在化学计量数SmFe，（x=9．5～13．0）时，保持TbCu7型SmFe9不变。退火使2e晶位哑铃状Fe-Fe原子对有序排列，sm原子在la晶位的占位率提高，晶体结构由TbCu，型结构转变成n2zn。7型结构，但Fe含量超过一定值后，无法继续这种转变。退火SmFe，合金晶体结构的晶胞参数变化规律与淬火态相同，退火SmFe合金中a—Fe含量增多。

掺杂V的SmFe合金结构转变规律及磁性能的研究

通过感应熔炼制备了不同V掺杂量的铸态SmFe9-xVx(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0)合金,经过850℃,5 h均匀化退火处理,采用XRD,VSM等方法分析了SmFeV合金的结构和性能,进而研究V掺杂对SmFe合金的结构和性能的影响规律。结果表明:随V掺杂量增加,SmFe合金的相结构发生显著变化,x≦0.4时,SmFeV合金以Th2Zn17型结构存在,x=0.8时,Th2Zn17结构开始转变为ThMn12型结构,但仍有Th2Zn17相存在,当x=1.2时,Th2Zn17相完全消失,转化为ThMn12结构相,随V含量进一步增加,达到x=1.6时,ThMn12结构又开始转变为3∶29型结构,当x=2.0时,ThMn12结构相完全消失,转变为3∶29结构相;V掺杂影响SmFe合金结构变化的同时,对SmFe合金的居里温度也有显著影响:当V掺杂量x=0.4时,Th2Zn17结构相的居里温度大幅度提高,从400 K上升到470 K;随V掺杂量进一步增加,居里温度呈现先升高后下降趋势,在x=1.2时获得最高居里温度,即Tc=590 K,x=2.0时,居里温度下降到最低值,即Tc=480 K;另外,矫顽力随V掺杂量增加也呈现先升高后下降趋势,在x=1.2时获得最高矫顽力,即iHc=207 kA.m-1,同时其剩磁及剩磁比分别为Mr=210 kA.m-1,Mr/M∞=0.5。

粘结SmFe_2合金的制备工艺与磁致伸缩性能研究

采用树脂粘结法制备了不同尺寸的SmFe2 合金样品 ,研究了粘结剂的含量、模压压力、样品密度及样品尺寸对SmFe2 合金的磁致伸缩性能的影响规律。结果表明 :粘结剂含量和模压压力对粘结SmFe2 合金的磁致伸缩性能具有较大影响。当棒材样品长度≥ 2 0mm时 。

成分及工艺对SmFe_2系磁致伸缩性能的影响

研究了SmFe2合金中不同Sm、Fe比及添加Dy的磁致伸缩性能和力学性能,并且探讨了制备工艺和热处理对合金磁伸性能的影响。结果表明,Sm∶Fe为1∶1.87时,磁致伸缩性能最佳,用部分镝替代钐,可以提高材料的强度,热处理可以明显改善材料的磁致伸缩性能。

粘结工艺及粘结SmFe_2棒材的磁性能

通过用树脂粘结法制备SmFe2合金样品,研究了粘结磁致伸缩棒材的模压成型工艺,分析了粘结SmFe2棒材的磁化过程与磁致伸缩性能。实验结果表明,所设计的粘结方案合理,所制备的粘结棒材径向磁致伸缩与轴向磁致伸缩差别很小,这说明样品内部的成分、组织均匀一致。