Zr對耐高溫2-17型SmCo磁體力學服役特性及磁性能的影響研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、2:17型SmCo稀土永磁材料由于具有較高的居里溫度、優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性及耐腐蝕性,成為了微波通信、航天航空、軍事軍工等應用領域的首選材料。近年來,隨著科技裝備的不斷發(fā)展,在極端環(huán)境下的應用需求不斷提高,這對釤鈷磁體的高溫磁性能及服役特性提出了更高的要求?;卺熲挻朋w微結(jié)構(gòu)與磁性能及力學性能的密切關系,本論文通過粉末冶金工藝制備獲得燒結(jié)Sm(CobalFe0.09Cu0.09Zrx)7.68(x=0.020,0.025,0.030,0.0

2、35)磁體,利用Zr元素對2:17型釤鈷磁體胞狀結(jié)構(gòu)和片狀相的調(diào)控作用,研究了片狀相的結(jié)構(gòu)特點及其對磁體耐高溫特性、力學性能、熱電特性的影響作用。主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
  (1)研究合金成分中Zr含量對磁體的微觀結(jié)構(gòu)及磁性能變化的影響。微觀組織結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn):隨著Zr含量的增多,片狀相密度增加,胞狀組織結(jié)構(gòu)細化。片狀相密度從x=0.020為~0.04 nm-1增加至 x=0.030為~0.06 nm-1;胞狀結(jié)構(gòu)尺寸從0.02

3、0為83.88nm細化至x=0.030為58.16nm。當Zr含量大于0.030時,基體中逐漸沉淀析出更多的Zr6(Co, Fe)23雜相。磁性能表征表明:在室溫~773K時,隨著Zr含量的增加,退磁曲線的方形度改善,矯頑力先增加后降低,在x=0.030時達到最大值,此時具有較好的磁性能為Br=9.48 kGs, Hcj=30.17 kOe,(BH)m=21.79 MGs;當溫度達到773K時,隨Zr含量的增加矯頑力單調(diào)增加,這表明Zr

4、具有穩(wěn)定高溫相結(jié)構(gòu)的作用,同時矯頑力由釘扎機制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾魏藱C制。
  (2)研究了微觀組織結(jié)構(gòu)對磁體的力學各向異性及斷裂行為的影響機理。研究發(fā)現(xiàn)力學各向異性與片狀結(jié)構(gòu)有關,而與胞狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)及沉淀析出的第二相與磁體整體的力學強度有關。通過SEM觀察斷口形貌均呈現(xiàn)河流、臺階狀的花樣,表現(xiàn)解理脆性斷裂的特征;進一步利用壓痕法分析裂紋擴展形貌發(fā)現(xiàn),裂紋終止或繞開氧化物表現(xiàn)較強的力學強度,而在沉淀析出Zr6(Co, Fe)23相及孔洞處易

5、于形成微裂紋表現(xiàn)較弱的強度。通過抗彎強度分析表明,磁體的力學強度表現(xiàn)各向異性,隨Zr含量的增加力學各向異性趨于各向同性,且在 x≈0.0285處出現(xiàn)各向異性反轉(zhuǎn);同時,隨 Zr含量的增加,⊥C軸方向的抗彎強度逐漸增加,說明片層之間的作用有助于改善磁體的力學強度。
  (3)通過熱膨脹、熱導率及電阻率的分析,研究了Zr含量對Sm2Co17磁體熱電特性的影響。結(jié)果表明,在不同的Zr含量下,磁體的熱膨脹均呈現(xiàn)各向異性,且隨Zr含量的增加

6、,熱膨脹各向異性差△L逐漸增大。在同一Zr含量下,隨溫度升高金屬導熱系數(shù)增加使得熱導率增大;在不同的Zr含量下,當x<0.030時,呈現(xiàn)各向異性;當x≥0.030時,呈現(xiàn)各向同性。在//C軸及⊥C軸方向,電阻率表現(xiàn)各向異性且隨Zr含量的增加而增大。大半徑原子Zr取代Co原子引起晶格點陣結(jié)構(gòu)畸變(2:17相的a增大,c減少;1:5相的a減少,c增大),使得原子之間的距離及振幅發(fā)生變化,導致Sm2Co17磁體熱電特性隨Zr含量的變化而變化。

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