(Sm1-xRex)Co5稀土永磁体的微结构与性能优化研究

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SmCo5基永磁体受限于钴元素作为战略金属,产量较少,生产成本高。但是SmCo5基永磁体在高温、恶劣服役环境下的优异性能和化学稳定性,使其在航空航天、军事等高科技领域的应用十分广泛。如何实现SmCo5基永磁体的性能和成本优化,成为了一直以来的探索热点。研究发现,在Re Co5基永磁材料中Pr Co5和YCo5永磁体具有优异的磁性能,用Pr和Y元素替代SmCo5中的部分Sm元素,制备出高性能的(Sm1-xRex)Co5永磁体是很好的选择。本文使用传统粉末冶金液相烧结法通过调整成分和优化工艺,制备了Sm1-xYxCo5和Sm0.6Pr0.4Co5烧结磁体,并对磁体的微结构和磁性能的关系进行了研究。首先,通过在Sm1-xYxCo5磁体的主相中加入适量的成分为SmCo1.7的液相合金,制备了Sm0.7Y0.3Coz和Sm0.5Y0.5Co5烧结磁体,探究了z值、液相合金添加量和烧结工艺对磁性能和微观结构的影响。通过Sm0.7Y0.3Coz和Sm0.5Y0.5Co5烧结磁体的磁性能结果分析,可以得出磁体中Y含量越多磁性能下降。计算得出Sm0.7Y0.3Coz和Sm0.5Y0.5Co5铸锭的各向异性场HA分别为286.4 k Oe和210.4 k Oe。当z值为4.76,液相合金添加量为6 wt.%时,在烧结温度为1150℃时Sm0.7Y0.3Coz磁体磁性能参数为:Br=9.4 k G,Hcj=18.3 k Oe,(BH)max=22.0 MGOe,密度为8.13g/cm3。通过取向后磁体的XRD峰强比计算结果以及EBSD的晶体取向结果说明了磁体具有较好(00l)取向。在1160℃制备的Sm0.5Y0.5Co5磁体最佳磁性能为:Br=8.8 k G,Hcj=13.7 k Oe,(BH)max=20.2 MGOe,密度为7.76 g/cm3。通过取向后磁体的XRD峰强比计算结果以及EBSD的晶体取向结果说明了两种磁体均具有较好(00l)取向。其次,制备了Sm0.6Pr0.4Co5永磁体,探究了液相对烧结磁体性能及微观组织的影响。在固定成分不变的情况下,研究了不同热处理工艺下磁体的磁性能,制备出性能优异的磁体,并研究其微观结构的差异。在液相合金添加量为6 wt.%时,使用1150℃烧结制备了Sm0.6Pr0.4Co5磁体,最佳磁性能参数为:Br=10.5 k G,Hcj=20.6 k Oe,(BH)max=22.2 MGOe,密度为8.27 g/cm3,磁体退磁曲线方形度尚有待提高。25-100℃时剩磁温度系数α=-0.06%/℃,矫顽力温度系数β=-0.37%/℃。磁体中相组分为1:5主相和少量的富稀土相(R-Rich)。取向后的XRD结果表明,取向峰变强,取向度为I(002)/I(111)=51.4,这表明该磁体的取向结果较好。EBSD结果也表明晶粒的取向都接近(00l)取向。
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