2∶17型SmCo合金的HD工藝及吸氫機(jī)理研究.pdf

1、繼上世紀(jì)七十年代，2:17型SmCo永磁材料問(wèn)世以來(lái)，由于其具有較高的磁性能和居里溫度、較強(qiáng)的抗氧化性和耐腐蝕性，較好的溫度穩(wěn)定性，可以滿(mǎn)足一些特殊環(huán)境條件下的應(yīng)用，所以一直備受人們關(guān)注，取得了很大的發(fā)展。但是，到目前為止，工業(yè)生產(chǎn)的2:17型SmCo磁體磁能積不到理論磁能積的二分之一，新制備工藝的研發(fā)成為提高磁體磁性能的重要課題。
　　 本文系統(tǒng)研究了2:17型SmCo合金的HD工藝及其吸氫機(jī)理。主要包括以下三個(gè)部分：SmCo

2、合金吸氫行為的研究；SmCo合金吸氫機(jī)理的研究；HD工藝制備2:17型SmCo磁體的研究。本論文系統(tǒng)研究了HD工藝制備2:17型SmCo磁體，創(chuàng)新性的提出了雙合金工藝+HD工藝制備2：17型SmCo燒結(jié)磁體的方法，并成功的制備出具有高性能的磁體。主要研究結(jié)論如下：
　　 (1)通過(guò)對(duì)Srri(Co0.65Fe0.25Cu0.08Zr0.02)z(z=5.0～12)合金室溫、1.0MPa氫氣壓力及加熱條件下的吸氫行為研究表明：Sm

3、(Co0.65Fe025Cu0.08Zr0.02)z(z=5.0～7.4)合金的吸氫量隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加，2小時(shí)后合金吸氫破碎，20小時(shí)后吸氫達(dá)到飽和。隨著釤含量的增加，合金與氫反應(yīng)的初始速率變大，合金飽和吸氫量增大，z=5.0，6.1，7.4的合金飽和吸氫量分別為：0.75wt％、0.51wt％、0.30wt％。隨著釤含量的增加，合金與氫氣反應(yīng)更加劇烈，氫破后的粉末也更加細(xì)小均勻；而z=9.3、12的合金在本實(shí)驗(yàn)條件下不發(fā)生吸氫反應(yīng)。1

4、atm初始?xì)鋲?，加熱條件下T-P-A實(shí)驗(yàn)表明，隨著釤含量的增加，合金的開(kāi)始吸氫溫度逐步降低；吸氫峰所對(duì)應(yīng)的溫度也降低；開(kāi)始吸氫到吸氫飽和的溫度范圍變寬。
　　 (2)通過(guò)對(duì)Sm(Co0.65Fe0.25Cu0.08Zr0.02)z(z=5，0～12)合金相組成、微結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析表明：z=5.0、6.1的合金都由1:3相、2:7相、1:5相組成：z=7.4的合金由1:5相和2:17相組成；z=：9，3、12的合金都由2:17相和

5、Fe-Co相組成。通過(guò)圖解外推法對(duì)z=5.0、6.1、12的合金氫破前后的晶格常數(shù)、晶胞體積變化進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示：氫破碎后衍射峰向小角度方向偏移，晶面間距不同程度的增大，品格常數(shù)變化很大。2:7相、2:17相吸氫后沿a軸與c軸都膨脹，而1:3相、1:5相吸氫后沿a軸膨脹而c軸收縮。2:7相吸氫前后晶胞體積變化量△v％最大，可達(dá)到6.6951，具有很強(qiáng)的吸氫能力。分析認(rèn)為z=5.0、6.1的合金可能是富釤相(1:3相、2:7相)先吸氫，

6、各相吸氫的晶格畸變?cè)黾恿嘶w相與析出相間的應(yīng)力場(chǎng)，品格畸變所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到合金斷裂強(qiáng)度后，合金就發(fā)生沿晶斷裂，從而加快合金吸氫粉化的速度。z=7.4的合金中1:5相、2:17相吸氫產(chǎn)生的晶格畸變也增加了兩相間的共格畸變與應(yīng)力場(chǎng)，從而使合金易于發(fā)生穿晶斷裂。z=5.0、6.1的合金中含有易吸氫(△V％最大)的2:7相，增大了晶格畸變所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，致使該組合金更易于吸氫破碎，且破碎后的粉末顆粒更加細(xì)小均勻。合金中不同相吸氫后的晶格畸變所

7、產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力成為加速合金粉化的根本原因。而z=9.3、12的合金中幾乎都是2:17相，還有少量的Fe-Co相，而Fe-Co合金相在本實(shí)驗(yàn)條件下無(wú)吸氫反應(yīng)，所以這兩種合金未發(fā)生吸氫破碎的現(xiàn)象。
　　 (3)通過(guò)對(duì)成分為Sm(Co0.65F0.25Cu0.08Zr0.02)8.2的合金進(jìn)行液相添加實(shí)驗(yàn)證明：隨著液相合金的添加，燒結(jié)磁體剩磁Br逐漸減?。怀C頑力Hcj和磁能積BHmax都先增加后減小。液相量在1％時(shí)各項(xiàng)磁性能達(dá)到最佳。<

8、br>　　 我們研究了氫壓、時(shí)間等參數(shù)對(duì)Sm(Co0.65Fe025Cu0.08Zri0.02)7.4合金的HD工藝的影響，并探討了制粉工藝對(duì)磁性能的影響，研究結(jié)果表明：室溫，1.0MPa氫壓進(jìn)行氫破處理的效果更佳。采用HD工藝制備的磁體方形度都優(yōu)于傳統(tǒng)工藝制備的磁體；當(dāng)粉末顆粒尺寸相當(dāng)時(shí)，HD工藝制備的磁體較傳統(tǒng)工藝制備的磁體磁性能有所提高。
　　 我們研究液相添加工藝+HD工藝制備2:17型燒結(jié)磁體證實(shí)：成分為Sm(Co0

9、.65Fe0.25Cu0.08Zr0，02)8.2的合金適用HD工藝制備燒結(jié)磁體；經(jīng)HD工藝制備的磁體各項(xiàng)性能達(dá)到了較高水平，并且HD工藝制備的磁體在保證較高的剩磁Br(11.29KGs)同時(shí)具有高的矯頑力(26.36KOe)。該工藝有利于液相更好的溶入主合金之中，優(yōu)化主相成分；且細(xì)小均勻分布的液相可以更好的起到液相燒結(jié)作用，降低了燒結(jié)溫度，提高了磁體的密度。本研究也表明HD工藝可以在2:17型SmCo燒結(jié)永磁材料工業(yè)化生產(chǎn)中推廣使用。