Sm-Fe與Sm-Fe-M(M=Ti,Nb)合金及其氮化物磁性材料的研究.pdf

1、Sm-Fe-N基化合物由于具有高的各向異性場及高居里溫度而引起了稀土永磁材料領(lǐng)域的極大關(guān)注.本論文通過采用粉末冶金法及在粉末制備過程中加入高溫HDDR、機械研磨、高能球磨、盤磨的新工藝,對Sm-Fe與Sm-Fe-M(M=Ti,Nb)合金及其氮化物粉末與粘結(jié)磁體進行了研究發(fā)現(xiàn),Sm-Fe合金與Sm<,2>Fe<,17-x>Nb<,x>(x≤)合金退火態(tài)主相均為菱方Th<,2>Zn<,17>型結(jié)構(gòu).Sm<,2>Fe<,17>-<,x>Ti<

2、,x>合金退火后快冷,x<1.0時,主相為Sm<,2>(Fe,Ti)<,17>相;在x=1時主相為Sm<,3>(Fe,Ti)<,29>相,x≥2.0時為Fe<,9.5>SmTi<,1.5>相,而x≤2合金退火后慢冷主相均為Sm<,2>(Fe,Nb)<,17>. Nb與Ti可減少Sm-Fe基合金鑄態(tài)與退火態(tài)中α-Fe含量.不同溫度下氫氣與Sm-Fe合金的作用包括氫化、歧化、解吸與再復(fù)合過程,其中解吸與再復(fù)合過程應(yīng)以與歧化反應(yīng)平衡的逆反應(yīng)S

3、mHy+α-Fe→Sm<,2>Fe<,17<+H<,2>方式進行.在連續(xù)的不同循環(huán)HDDR處理過程中,吸氫-歧化在升溫(400℃/h的升溫速度)的過程中即可完成,而DR過程在保溫過程中達到平衡,即SmH<,y>+α-Fe←→Sm<,2>Fe<,17>+H<,2>,抽真空是使該反應(yīng)向右進行完成解吸與再復(fù)合過程的主要驅(qū)動力.HDDR使粉末顆粒產(chǎn)生裂紋,顆粒表面不光滑,有蜂窩狀孔洞、密堆積小顆粒及細小顆粒分布.在封閉氮氣氛中氮化后,2:17型

4、氮化相能穩(wěn)定存在,而Sm<,3>(Fe,Ti)<,29>型相在晶格應(yīng)力較大時變得不穩(wěn)定;SmFe<,11>Ti、Fe<,9.5>SmTi<,1.5>相消失,富Fe相(α-Fe與Fe<,2>Ti 或Fe<,2>Nb)含量增加.經(jīng)HDDR處理后的Sm-Fe與Sm-Fe-M粉末的氮化機制本質(zhì)上與未HDDR處理粉末在封閉氣氛與流動氣氛中的氮化機制相同,均由N與Sm-Fe的"反應(yīng)"階段與氮的均勻化過程組成,但經(jīng)HDDR后合金的"反應(yīng)"速度慢.在流

5、動氮氣氛中氮化可使氮化相Sm<,2>(Fe,M)<,17>Ny過飽和,單胞體積膨脹超過10﹪,Ti與Nb提高氮化速度與合金中氮含量.氮化后Ti,Nb及HDDR工藝均可提高Sm-Fe-N基合金的矯頑力但降低磁化強度.與未HDDR處理的Sm-Fe與Sm-Fe-M相同,經(jīng)HDDR處理后也得到了各向異性粘結(jié)磁體,Sm<,2>Fe<,16.5>Ti<,0.5>N<,y>磁體在15000 Oe外場下的矯頑力最高值為2900 Oe.未經(jīng)HDDR處理合

6、金中的顆粒及晶粒尺寸基本在100 nm以上,不能得到納米耦合結(jié)構(gòu).經(jīng)HDDR處理后,均在Sm-Fe與Sm-Fe-M氮化物部分區(qū)域形成了雙相耦合機制,其中α-Fe以兩種形式存在:一種是顆粒嵌入基體2:17相中,另一種為與2:17相彌散混合.高能球磨細化Sm-Fe基合金或氮化物粉末的過程由三個階段組成:大粉末顆粒→壓延或斷裂成層片狀→斷裂成小顆粒,高能球磨明顯降低粉末的矯頑力,在球磨到一定時間后,Sm<,2>Fe<,17>型相完全非晶化,α