【摘要】：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。基于釤鈷磁體微結構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Sm(CobalFe0.09Cu0.09Zrx)7.68(x=0.020,0.025,0.030,0.035)磁體,利用Zr元素對2:17型釤鈷磁體胞狀結構和片狀相的調控作用,研究了片狀相的結構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。主要的研究內容和結果如下:(1)研究合金成分中Zr含量對磁體的微觀結構及磁性能變化的影響。微觀組織結構研究發(fā)現:隨著Zr含量的增多,片狀相密度增加,胞狀組織結構細化。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;胞狀結構尺寸從0.020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增加,這表明Zr具有穩(wěn)定高溫相結構的作用,同時矯頑力由釘扎機制逐漸轉變?yōu)樾魏藱C制。(2)研究了微觀組織結構對磁體的力學各向異性及斷裂行為的影響機理。研究發(fā)現力學各向異性與片狀結構有關,而與胞狀結構結構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河流、臺階狀的花樣,表現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,裂紋終止或繞開氧化物表現較強的力學強度,而在沉淀析出Zr6(Co,Fe)23相及孔洞處易于形成微裂紋表現較弱的強度。通過抗彎強度分析表明,磁體的力學強度表現各向異性,隨Zr含量的增加力學各向異性趨于各向同性,且在x≈0.0285處出現各向異性反轉;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。結果表明,在不同的Zr含量下,磁體的熱膨脹均呈現各向異性,且隨Zr含量的增加,熱膨脹各向異性差(35)L逐漸增大。在同一Zr含量下,隨溫度升高金屬導熱系數增加使得熱導率增大;在不同的Zr含量下,當x0.030時,呈現各向異性;當x≥0.030時,呈現各向同性。在//C軸及⊥C軸方向,電阻率表現各向異性且隨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構畸變(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。
【圖文】：

通信、國防軍工、航空航天、醫(yī)療器械、電機馬達等領域新興產業(yè)及高端技術的重要應用材料之一[1]。概述及發(fā)展上最早發(fā)現并應用磁性材料的國家，早在 11 世紀就有人是人類最先大量使用的永磁材料，隨后逐漸出現 AlNiC 60 年代，相繼出現了以 SmCo、NdFeB 為代表的稀土永2kJ/m3提高到 90 年代的 400 kJ/m3，使得磁性材料得到了如圖 1.1 所示。根據磁能積將稀土永磁的發(fā)展分為三代為代表的永磁材料、2:17 型 SmCo 系合金為代表的第二代的 NdFeB 系合金為代表的第三代稀土永磁材料。隨著技索更高性能的第四代稀土永磁材料[1, 2]。

而得到；當溫度在 1250℃以下轉變單胞是由三個 1:5 單胞沿 C 軸重疊而R)= a(1:5R)，所以，當相 SmCo5中的為 Sm2Co17結構。2:17H 和 2:17R 可晶體結構如圖 1.3 所示。在室溫條件原子占據 b、d 晶位，Co 原子占據 f、面各向異性。表 1-4 Sm2Co17磁體常見化合物的晶體結e crystal structure of common compounds in S晶系 空間群 Sm原子占菱方晶系 P63/mmc 2(b), 2(d) 六方晶系 R3m 6(c) 六方晶系 P6/mmm 1(a) 菱方晶系 R3m 3(a), 6(c) 六方晶系 P6/mmm 1(a)
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM273

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 Cheng-Bao Jiang;Shi-Zhong An;;Recent progress in high temperature permanent magnetic materials[J];Rare Metals;2013年05期

2 劉海珍;陳志鵬;譚亮勛;徐德勝;鄭兵;程慧華;;燒結釤鈷永磁體裂紋產生及預防[J];電工材料;2012年04期

3 劉興民;郭永權;李岫梅;閆阿儒;梁永新;荊計生;馬躍華;李衛(wèi);;Sm_2Co_(17)永磁材料力學各向異性機理分析[J];磁性材料及器件;2009年06期

4 杜娟,易健宏,彭元東,李麗婭,羅述東,唐新文;2∶17型SmCo永磁材料的研究進展與展望[J];粉末冶金材料科學與工程;2002年04期

5 李安華,董生智,李衛(wèi);燒結SmCo永磁材料的斷裂[J];中國科學(A輯);2002年10期

6 李安華,董生智,李衛(wèi);燒結Sm_2Co_(17)型永磁材料的力學性能及斷裂行為的各向異性[J];物理學報;2002年10期

7 顧正飛，張偉華，余寧森，雷友德，，周懷營，莊應烘;Sm對Sm（Co，Cu，Fe，Zr）z永磁合金性能和退磁曲線方形度的影響[J];材料科學與工藝;1995年02期

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1 龔維冪;高溫用2:17型SmCo合金及Re-Tm基復合磁性合金的研究[D];清華大學;2009年

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1 王偉;關鍵工藝參數和合金元素對燒結NdFeB磁性能與力學性能的影響[D];浙江大學;2005年

2 葉飛;燒結NdFeB永磁體強韌化研究[D];國防科學技術大學;2005年

3 孫穎莉;制粉添加ZrB_2的燒結Sm（Co_（0.717）Fe_（0.15）Cu_（0.10）Zr_（0.033）_（7.2）永磁材料的制備和性能[D];國防科學技術大學;2006年

本文編號：2527067