磁性材料-第9章-硬磁材料-閱讀頁(yè)
2024-08-28 15:33本頁(yè)面
【正文】 SmCo5小一個(gè)數(shù)量級(jí)的 Sm2Co17化合物，若有 Sm2Co17相析出的話，矯頑力將減小。 同時(shí)富 Sm的 SmCo5合金燒結(jié)性也好，容易得到高密度，燒結(jié)時(shí)如果 Sm被氧化，晶界附件生成 Sm2O3，導(dǎo)致 Sm2Co17析出，所以應(yīng)注意燒結(jié)氣氛， 另外熱處理在 750?C附近時(shí)會(huì)發(fā)生 SmCo5?Sm2Co7+Sm2Co17的相變，矯頑力明顯降低，因此在該溫度附近要求快冷 稀土金屬中 Sm的資源少，因此開(kāi)發(fā)了用 Pr、 Ce、富 Ce混合稀土等取代一部分 Sm的 RCo5永磁 四、第二代稀土永磁合金 Sm2Co17 Sm2Co17合金在高溫下是穩(wěn)定的 Th2Ni17型六角結(jié)構(gòu)，在低溫下為 Th2Zn17型的菱方型結(jié)構(gòu)（較為復(fù)雜） 在 SmCo系金屬間化合物中， Sm2Co17的飽和磁化強(qiáng)度 MS和居里溫度 TC均比 SmCo5更高，有希望開(kāi)發(fā)磁性能更高的永磁材料，同時(shí)若用 Fe取代 Co可使合金的 MS和 (BH)max進(jìn)一步提高； 缺點(diǎn)： Sm2Co17合金的磁晶各向異性不夠大，難以獲得高矯頑力，很難成為實(shí)用的永磁材料 解 決 途 徑 一 在三元 Sm2(Co1xFex)17合金系基礎(chǔ)上，通過(guò)添加 Mn、 Cr其他元素來(lái)提高矯頑力和最大磁能積（詳見(jiàn)書(shū) P145） 該類合金仍為單相，溫度穩(wěn)定性差，工藝不易掌握，重復(fù)性差 解 決 途 徑 二 在 Sm2Co17中 加入 Cu，可分解成富 Cu的 Sm(Co,Cu)5和 Cu含量少的 Sm2(Co,Cu)17兩相；為了提高飽和磁化強(qiáng)度，可 加入 Fe，但過(guò)量則使矯頑力降低，因此 Fe含量控制在5%以下，如果再加入 Ti、 Zr、 Hf等元素 ，不僅能使矯頑力大大提高，還能使 Fe含量提高 1倍以上 ?SmCoCu系 ?SmCoCuFe系 ?SmCoCuFeM系（ M=Zr、 Ti、 Hf、 Ni等） Sm2Co17型永磁合金的磁能積達(dá) 240kJ/m3，它的居里溫度高達(dá) 850 ?C ，剩磁可逆溫度系數(shù)為 ％ /?C左右，不可逆損失也很小，到 150 ?C仍低于 2％，在磁溫度穩(wěn)定性上可與鋁鎳鈷合金相媲美。從總體上看 8j2晶位上的 Fe原子磁矩最高，為 ?B， 4c晶位上的 Fe原子磁矩較低，為 ?B，平均為 ?B 總體而言： Nd2Fe14B相的基本磁性參數(shù)是：居里溫度 TC ? 582 K，室溫各向異性常數(shù) K1 = MJ/m3, K2 = ，室溫飽和磁化強(qiáng)度 MS = T； Nd2Fe14B的晶粒的基本磁疇結(jié)構(gòu)參數(shù)：疇壁能量密度 ? = 102J/m2，疇壁厚度 ?B ? 5 nm，單疇離子臨界尺寸為 d ? ?m。 ?實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中就是調(diào)整工藝使其趨近于理想 NdFeB磁體 NdFeB永磁體的宏觀性能： ?本征矯頑力 ?0HC約為 ~ T； ?剩余磁化強(qiáng)度 Br從 T到 ~ T； ?最大磁能積 (BH)max： 80~160 kJ/m3 （粘結(jié)磁體）， 240 ~ 320 kJ/m3（燒結(jié)磁體） ?剩磁溫度系數(shù) ?Br約為 ~%，矯頑力溫度系數(shù) ?HC約為 % （ 25?C ~ 100?C） 影響 NdFeB永磁體性能的因素 總體原則： 凡是影響 NdFeB中各 晶粒之間的相互作用 以及Nd2Fe14B晶粒中 RE和 T兩種亞晶格之間的相互作用 的因素都會(huì)對(duì) NdFeB磁體的性能產(chǎn)生影響 分析： RE和 T亞晶格之間的交換相互作用影響 各向異性和磁化行為 ， Nd2Fe14B晶粒之間的相互作用影響 磁體的矯頑力、剩磁和磁能積等宏觀磁性 具體因素包括 ： A、添加元素的影響； B、磁粉和晶粒度的影響；C、定向度的影響； D、含氧量的影響； E、磁體的熱穩(wěn)定性 A、添加元素的影響 既可影響主相的內(nèi)稟特性，又可影響磁體的宏觀磁性，可分為以下兩類： 置換元素 主要作用是改善主相的內(nèi)稟特性，又分為兩類： ①過(guò)渡族元素 Co置換主相中的 Fe ② 重稀土元素 Dy和 Tb置換主相中的 Nd 摻雜元素 主要作用是調(diào)整磁體內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，也分為兩類： ① 晶界改進(jìn)元素 Cu、 Al、Ga、 Sn、 Ge、 Zn等 ② 難溶元素 Nb、 Mo、 V、W、 Cr、 Zr、 Ti等 B、磁粉和晶粒度的影響 要求：采用細(xì)而均勻的磁粉，在燒結(jié)后得到細(xì)而均勻的主相晶粒，這對(duì)提高 NdFeB磁體的矯頑力； Eg1：氣流磨的方法可以獲得粒度分布較窄的磁粉 (3?m)，這些磁粉燒結(jié)后磁體的平均晶粒較細(xì)且均勻，而若磁粉的粒徑分布較寬時(shí)，燒結(jié)所得磁體的平均晶粒直徑較大且分布較寬， Eg2：控制磁粉中的含氧量可以控制燒結(jié)磁體的晶粒尺寸，一般氧含量越高，平均晶粒尺寸越小 —— 氧可能在燒結(jié)過(guò)程中起抑制晶粒長(zhǎng)大的作用 C、定向度的影響 要求：定向度越高，對(duì)應(yīng)的磁體的 Br越高，其最大磁能積值越大，如定向度達(dá)到 96%以上時(shí)， NdFeB磁體的最大磁能積 (BH)max可達(dá)到 422kJ/m3以上 如何提高晶粒的定向度呢？ 一般來(lái)說(shuō)定向磁場(chǎng)提供磁粉定向的動(dòng)力，而成型壓力是磁粉定向的阻力，因此提高定向磁場(chǎng)強(qiáng)度和降低成型壓力有利于提高定向度； 總之，控制晶粒的定向度的方法較多，但效果并不一定都好（不同的體系而不同） D、含氧量的影響 磁體制作過(guò)程中不可避免地要帶入氧，一般來(lái)說(shuō)氧的存在會(huì)使 NdFeB磁體的 HCJ降低，且氧含量的存在也有利于提高磁體的其他磁性能如溫度穩(wěn)定系數(shù)等 例如：見(jiàn)書(shū) P152 E、磁體的熱穩(wěn)定性 提高 NdFeB磁體工作溫度的主要途徑： ?提高居里溫度 TC； ?提高室溫下的矯頑力； ?降低溫度系數(shù) ?HC
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