【摘要】：永磁體作為電能和機械能的重要媒介,在社會生活、商業(yè)生產(chǎn)各方面發(fā)揮著重大作用,而航空航天、軍事工業(yè)和環(huán)境友好型科技等重要的高溫工作領域,對永磁體的性能提出了嚴峻的要求。高溫磁性能優(yōu)異的Sm-Co基磁體與納米晶材料的融合是新型高溫磁體的重要開發(fā)方向。本論文著眼于250℃以上使用的SmCo_5、SmCo_7系高溫永磁材料,進行了以下研究工作。采用快速高壓熱變形技術(shù)對高能球磨制備的SmCo_5非晶前驅(qū)物進行高壓熱變形,制備出了晶粒尺寸小(~13 nm)同時具有較強織構(gòu)的各向異性納米晶塊體磁體。該磁體具有(00l)方向的晶體學織構(gòu)(I_((002))/I_((111))=1.55),表現(xiàn)出很強的磁各向異性。在變形溫度為620℃,變形量為81%時綜合性能最高,最大磁能積為13.7 MGOe。采用真空電弧熔煉獲得SmCo_x(x=6.37-7.44)成分的合金鑄錠,然后將粗破碎的粉末進行高能球磨獲得了非晶前驅(qū)物,結(jié)合快速高壓熱變形技術(shù)成功制備出了各向異性的高性能SmCo_7納米晶塊體磁體。當前驅(qū)物原子比在x=6.7-7.25范圍內(nèi)時,熱變形磁體中能析出單一的TbCu_7型的SmCo_7相;在x=7.25時磁體的磁性能最為優(yōu)異,最大磁能積為19 MGOe,其平均晶粒尺寸約為23.6 nm。采用同樣工藝,在SmCo原子比為1:7.25的條件下,用稀土Pr元素部分取代Sm元素,制備出了各向異性的塊體(Sm_xPr_(1-x))Co_7(0≤x≤1)納米晶磁體。在x=0和0.6時的熱變形磁體都表現(xiàn)出良好的磁性能,最大磁能積均達到19.3 MGOe,易難磁化方向的剩磁比值B_r~∥/B_r~⊥分別為1.73和1.55。本文中所制備的SmCo_5磁體具有很小的晶粒尺寸和較強的織構(gòu),填補了制備小晶粒尺寸各向異性SmCo_5納米晶塊體磁體的空白;制備出的各向異性塊體SmCo_7基納米晶磁體,其最大磁能積超越了目前已有記錄的最大值,并且表現(xiàn)出良好的高溫特性。
【圖文】：

首先發(fā)展的是稀土-鈷系永磁材料。20 世紀 60 年代，以 SmCo5為代表的第一土永磁材料成功開發(fā)出來。通過對合金中 SmCo 比例的調(diào)整，70 年代，以 Sm2代表的第二代稀土永磁材料很快問世。與之前的磁體相比，它們都展現(xiàn)出了良永磁性能，其最大磁能積(BH)max分別達到 28.5 MGOe 和 30 MGOe。80 年代，究者們孜孜以求的廣泛實驗研究之后，鐵系 RE-Fe-X 三元合金取得重大突破，晶結(jié)構(gòu)的 Nd2Fe14B 展現(xiàn)出強烈的單軸各向異性，并且制備出了(BH)max高達 GOe 的高磁能積 Nd-Fe-B 磁體，，被稱為第三代稀土永磁材料。自 20 世紀 80 年代以來，磁性材料的發(fā)展出現(xiàn)了短暫的停滯，依靠尋找磁性加優(yōu)異的單相化合物難以超越現(xiàn)有的 Nd2Fe14B 磁體，由軟磁相(一般為α-Fe, Fe硬磁相(一般為 SmCo, NdFeB)復合而成的納米晶永磁材料開始發(fā)展起來，出現(xiàn)了范圍內(nèi)的研究熱潮，其磁能積的高理論計算數(shù)值燃起了人們沖擊第四代高性能材料的信心。圖 1-1 為稀土永磁及含稀土的永磁材料的磁能積的發(fā)展變化圖[6]

作[7]；1994 年,美國國防部及科研會空軍研究處研制工作溫度在 450 ℃及以上的高溫下仍具有飛機的電力設備上[8-11]。下且仍然保有優(yōu)良的磁性能的永磁材料必須具的高矯頑力，這個問題 Liu 等人在 2005 年出版料需要具備的基本條件主要有三點[12]：首先，，并且 400 ℃時磁體的內(nèi)稟矯頑力應高于 12大于 29 MGOe；其次，高溫時退磁曲線中的 B不是直線而是有“膝點(knee)”，在實際應用時磁性能就不再具有恢復能力，如圖 1-2 所示；最頑力溫度因子：高于居里溫度時磁體的鐵磁性高溫永磁材料的必要保證，而矯頑力的溫度因的矯頑力下降的系數(shù)，計算得到的這個數(shù)值越磁材料才能滿足實際中高溫應用的需求。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1

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本文編號：2642729