【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(yīng)用領(lǐng)域的首選材料。近年來(lái),隨著科技裝備的不斷發(fā)展,在極端環(huán)境下的應(yīng)用需求不斷提高,這對(duì)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(jié)構(gòu)與磁性能及力學(xué)性能的密切關(guān)系,本論文通過(guò)粉末冶金工藝制備獲得燒結(jié)Sm(CobalFe0.09Cu0.09Zrx)7.68(x=0.020,0.025,0.030,0.035)磁體,利用Zr元素對(duì)2:17型釤鈷磁體胞狀結(jié)構(gòu)和片狀相的調(diào)控作用,研究了片狀相的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對(duì)磁體耐高溫特性、力學(xué)性能、熱電特性的影響作用。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)研究合金成分中Zr含量對(duì)磁體的微觀結(jié)構(gòu)及磁性能變化的影響。微觀組織結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn):隨著Zr含量的增多,片狀相密度增加,胞狀組織結(jié)構(gòu)細(xì)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(jié)構(gòu)尺寸從0.020為83.88nm細(xì)化至x=0.030為58.16nm。當(dāng)Zr含量大于0.030時(shí),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(shí),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(shí)達(dá)到最大值,此時(shí)具有較好的磁性能為Br=9.48 kGs,Hcj=30.17 kOe,(BH)m=21.79 MGs;當(dāng)溫度達(dá)到773K時(shí),隨Zr含量的增加矯頑力單調(diào)增加,這表明Zr具有穩(wěn)定高溫相結(jié)構(gòu)的作用,同時(shí)矯頑力由釘扎機(jī)制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾魏藱C(jī)制。(2)研究了微觀組織結(jié)構(gòu)對(duì)磁體的力學(xué)各向異性及斷裂行為的影響機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)力學(xué)各向異性與片狀結(jié)構(gòu)有關(guān),而與胞狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)及沉淀析出的第二相與磁體整體的力學(xué)強(qiáng)度有關(guān)。通過(guò)SEM觀察斷口形貌均呈現(xiàn)河流、臺(tái)階狀的花樣,表現(xiàn)解理脆性斷裂的特征;進(jìn)一步利用壓痕法分析裂紋擴(kuò)展形貌發(fā)現(xiàn),裂紋終止或繞開(kāi)氧化物表現(xiàn)較強(qiáng)的力學(xué)強(qiáng)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(xiàn)較弱的強(qiáng)度。通過(guò)抗彎強(qiáng)度分析表明,磁體的力學(xué)強(qiáng)度表現(xiàn)各向異性,隨Zr含量的增加力學(xué)各向異性趨于各向同性,且在x≈0.0285處出現(xiàn)各向異性反轉(zhuǎn);同時(shí),隨Zr含量的增加,⊥C軸方向的抗彎強(qiáng)度逐漸增加,說(shuō)明片層之間的作用有助于改善磁體的力學(xué)強(qiáng)度。(3)通過(guò)熱膨脹、熱導(dǎo)率及電阻率的分析,研究了Zr含量對(duì)Sm2Co17磁體熱電特性的影響。結(jié)果表明,在不同的Zr含量下,磁體的熱膨脹均呈現(xiàn)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(dǎo)熱系數(shù)增加使得熱導(dǎo)率增大;在不同的Zr含量下,當(dāng)x0.030時(shí),呈現(xiàn)各向異性;當(dāng)x≥0.030時(shí),呈現(xiàn)各向同性。在//C軸及⊥C軸方向,電阻率表現(xiàn)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(diǎn)陣結(jié)構(gòu)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(dǎo)致Sm2Co17磁體熱電特性隨Zr含量的變化而變化。
【圖文】：

通信、國(guó)防軍工、航空航天、醫(yī)療器械、電機(jī)馬達(dá)等領(lǐng)域新興產(chǎn)業(yè)及高端技術(shù)的重要應(yīng)用材料之一[1]。概述及發(fā)展上最早發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用磁性材料的國(guó)家，早在 11 世紀(jì)就有人是人類最先大量使用的永磁材料，隨后逐漸出現(xiàn) AlNiC 60 年代，相繼出現(xiàn)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(jù)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(dāng)溫度在 1250℃以下轉(zhuǎn)變單胞是由三個(gè) 1:5 單胞沿 C 軸重疊而R)= a(1:5R)，所以，當(dāng)相 SmCo5中的為 Sm2Co17結(jié)構(gòu)。2:17H 和 2:17R 可晶體結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。在室溫條件原子占據(jù) b、d 晶位，Co 原子占據(jù) f、面各向異性。表 1-4 Sm2Co17磁體常見(jiàn)化合物的晶體結(jié)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(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2527067