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在稀土永磁合金中，Sm-Co基合金由于具有高的居里温度和良好的高温磁性能稳定性而被认为是新型高温永磁体的最佳候选材料体系。由于纳米晶Sm-Co亚稳相合金具有稳定相合金难以比拟的高温磁性能开发潜力，目前是高温永磁材料领域的研究热点。本文利用创新的技术路线，采用优化的工艺参数组合制备出了致密、单相的纳米晶Sm5Co19、SmCo7和SmCo9.8亚稳相合金块体材料，并对系列纳米晶Sm-Co亚稳相合金的晶体结构、相稳定性、相转变规律及其对磁性能的影响进行了系统深入的研究。应用本研究组建立的纳米晶合金热力学模型，计算分析了系列纳米晶Sm-Co亚稳相合金的热力学性质和相变行为。通过对Sm-Co亚稳相合金的晶体结构、物性、热力学特性、磁性能等数据的整理评估，构建了Sm-Co亚稳相化合物的基础数据体系，这将为新型高性能的纳米稀土永磁材料的设计和研发提供定量化依据。 制备得到的单相纳米晶Sm5Co19亚稳合金具有Ce5Co19型菱方结构(空间群为R-3m)，其矫顽力高达37kOe，相对于同种成分的粗晶合金提高了约70倍。通过600～900℃温度范围内系列退火实验研究，发现单相纳米晶5:19R相失稳首先转变为同分异构的5:19H相，随着晶粒组织的粗化，纳米晶5:19R相分解为SmCo5和Sm2Co7两相，且两相以特殊的胞状结构形式存在。通过对显微组织、相组成及其演变过程的全面表征，揭示了纳米晶5:19R相的转变机制。由于存在较多的层错和反相畴界等面缺陷作为钉扎核心，有效提高了合金的磁性能。 在平均晶粒尺寸为23nm的纳米晶SmCo7合金中，得到了具有亚稳TbCu7型(空间群为P6/mmm)结构的单相1:7H。对其相稳定性、相转变规律及磁性能的研究表明，纳米尺度下单相SmCo7能在相当宽的温度范围内稳定存在。超过临界温度后伴随晶粒组织的迅速粗化，纳米晶1:7H相失稳分解为2:17R相和1:5H相，其中1:5H相以球状析出物形式均匀分布于基体中，2:17R相则以显微孪晶的形式存在。结合2:17R孪晶结构的精细表征，首次提出了2:17R相变孪晶的形成机制。在对形核期显微组织的研究中，首次观察到了一种介于1:7H相和2:17R相之间的“有序1:7H相”。系统研究了晶粒尺寸和退火温度对SmCo7合金磁性能的影响，发现平均晶粒尺寸为33nm和29nm的SmCo7合金分别具有最高的矫顽力Hci=14.6kOe和最大的(BH)max=12.1MGOe。 探索得到了制备致密单相SmCo9.8合金的最佳烧结工艺参数，并研究了放电等离子烧结温度对SmCo9.8合金组织和性能的影响。研究发现，具有TbCu7型结构的SmCo9.8相对烧结温度非常敏感，单相1:9.8H相只能在很小的晶粒尺寸范围内稳定存在。利用优化的烧结工艺制备得到了平均晶粒尺寸约为9nm的超细纳米晶单相SmCo9.8亚稳合金块体材料，该合金具有高的居里温度和磁饱和强度。对不同退火样品的相组成和显微组织进行了系统研究，发现由于纳米晶粒组织迅速粗化，导致纳米晶1:9.8H相分解形成Sm2Co17和Co双相结构。具有双相结构的SmCo9.8合金较单相合金具有更高的矫顽力和磁能积。 利用本研究组建立的纳米晶合金热力学模型，计算得到了不同晶粒尺寸的系列纳米晶Sm-Co亚稳合金稳定存在的温度区间。在临界温度以下，随晶粒尺寸减小，纳米晶Sm-Co亚稳合金能够稳定存在的温度区间加宽。当晶粒尺寸为10m时，纳米晶SmCo7和SmCo9.8可分别在1257K和735K下稳定存在。对本文研究获得的对纳米尺度下Sm-Co亚稳相合金的结构、稳定性、相变规律和磁性能影响因素的认识，是研究开发新型高温永磁材料的重要基础和定量化依据。