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快淬1：7型SmCo永磁材料的制备及其结构与磁性能

作　者: 张广腾
导　师: 易健宏
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: 快淬 SmCo7 碳化物 Ti 矫顽力
分类号: TM273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

具有TbCu7结构的SMCo7相是介于SMCo5和Sm2Co17相之间的非平衡相,兼具较高的磁晶各向异性和较高的磁饱和及高居里温度,是非常有应用前景的永磁材料。因为SmCo7为亚稳定相,在高温下很容易分解成为Sm2Co17和SmCo5,所以通常采用熔体快淬法制备该材料,并添加如Ti、Zr、B等合金元素稳定其相结构。细化晶粒尺寸是提高永磁矫顽力的有效途径。本文主要研究了添加碳化物对SmCo7材料的永磁性能和结构的影响,通过合适的合金成分和工艺参数设计制备细晶甚至纳米晶的SmCo7型永磁材料,以获取高矫顽力,并探讨其矫顽力形成机理。运用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射分析(XRD),能谱分析(EDS),热磁分析(TMA)等检测手段,分析样品的相结构、微观结构,揭示磁性能和微观结构之间的关系。研究表明WC、Cr3C2、VC对SMCo7快淬合金均有较好的晶粒细化作用,其中以Cr3C2的细化效果更佳。TEM分析显示(Sm0.12Co0.88)93(Cr3C2)7快淬带(20m/s淬速)的SMCo7主相尺寸在80nm左右,晶间有尺寸在20nnm左右的非铁磁性相析出,该相的尺寸为20nm左右。析出的非铁磁性晶间相对磁畴的钉扎使得该合金矫顽力大幅升高。在40m/s高淬速下制得的(Sm0.12Co0.88)93(Cr3C2)7合金为非晶结构,经650℃×6min热处理后获得了较好的磁性能,即iHc=635.4kA/m,Mr=0.58T。对(Sm0.12Co0.87Cu0.01)97(VC)3快淬带的热处理研究表明,热处理前后矫顽力有较大的提升,晶粒尺寸变化不大,矫顽力提高的原因是晶间第二相的转变引起畴壁钉扎场的增强。研究了Ti合金元素对SmCo7陕淬合金结构和磁性能的影响。所制备的SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.1和SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.15快淬带其相结构较为均匀,高淬速下仍然保持晶体结构。其中SMCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.1合金获得较高的矫顽力iHc=1993kA/m,而50m/s淬速所制备的SMCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.15快淬带的综合磁性能较高,即iHc=1153 kA/m, Mr=0.46T。SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.1和SmCo6.7Ti0.3(Cr3C2)0.15决淬带中均有SmCo2相析出,该相常温下为顺磁性,对磁畴壁有强钉扎,是快淬带获得高矫顽力的原因。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-25
  1.1 概述  8-11
    1.1.1 永磁材料概述  8
    1.1.2 稀土永磁材料发展的概述  8-11
  1.2 磁学基础  11-16
    1.2.1 物质磁性的分类  11
    1.2.2 物质磁性的起源  11-12
    1.2.3 稀土永磁的磁性来源  12-13
    1.2.4 永磁材料的技术磁参量  13-15
    1.2.5 磁畴结构  15-16
  1.3 SmCo永磁的相关理论  16-21
    1.3.1 SmCo永磁的磁化过程以及磁畴在磁化过程中的变化  16-17
    1.3.2 SmCo永磁中主要存在的相及其结构  17-20
    1.3.3 纳米稀土永磁  20
    1.3.4 纳米稀土永磁材料的反磁化机理研究  20-21
  1.4 快淬SmCo_7永磁材料的相关研究  21-24
    1.4.1 具有TbCu_7结构的SmCo永磁材料  21-22
    1.4.2 快淬速度对Sm-Co合金磁性能和微观组织的影响  22-23
    1.4.3 合金元素的影响  23
    1.4.4 退火工艺对快淬永磁的影响  23-24
  1.5 论文的选题意义及研究内容  24-25
第二章实验过程及实验方法  25-29
  2.1 快淬SmCo_7永磁体的制备  25-27
  2.2 性能与结构检测  27-28
    2.2.1 磁性能测量  27
    2.2.2 X射线衍射分析  27
    2.2.3 扫描电子显微镜分析  27
    2.2.4 透射电子显微镜分析  27-28
  2.3 本文所使用的符号及其单位说明  28-29
第三章碳化物对快淬SmCo_7合金的结构及磁性能影响  29-48
  3.1 实验说明  29-30
  3.2 实验结果及讨论  30-46
    3.2.1 WC含量对(Sm_(0.12)Co_(0.88))_(100-x)(WC)_x(x=0～5)的结构和磁性能的影响  30-32
    3.2.2 Cr_3C_2含量对(Sm_(0.12)Co_(0.88))_(100-x)(Cr_3C_2)_x(x=0～7)结构和磁性能的影响  32-43
    3.2.3 热处理对(Sm_(0.12)Co_(0.87)Cu_(0.01))_(97)(VC)_3结构和磁性能的影响  43-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章 Ti对快淬SmCo_7合金结构和磁性能的影响  48-54
  4.1 实验说明  49
  4.2 实验结果及讨论  49-53
    4.2.1 SmCo_(6.7)Ti_(0.3)(Cr_3C_2)_(0.1)和SmCo_(6.7)Ti_(0.3)(Cr_3C_2)_(0.15)的相结构分析  49-52
    4.2.2 SmCo_(6.7)Ti_(0.3)(Cr_3C_2)_(0.1)和SmCo_(6.7)Ti_(0.3)(Cr_3C_2)_(0.15)的磁性能  52-53
  4.3 本章小结  53-54
第五章主要结论  54-55
参考文献  55-61
致谢  61-62
发表论文  62

快淬1：7型SmCo永磁材料的制备及其结构与磁性能

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