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(chǎng)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(guò)采用粉末冶金法及在粉末制備過(guò)程中加入高溫HDDR、機(jī)械研磨、高能球磨、盤(pán)磨的新工藝,對(duì)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(jìn)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(shí),主相為Sm<,2>(Fe,Ti)<,17>相;在x=1時(shí)主相為Sm<,3>(Fe,Ti)<,29>相,x≥2.0時(shí)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?gòu)?fù)合過(guò)程,其中解吸與再?gòu)?fù)合過(guò)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(jìn)行.在連續(xù)的不同循環(huán)HDDR處理過(guò)程中,吸氫-歧化在升溫(400℃/h的升溫速度)的過(guò)程中即可完成,而DR過(guò)程在保溫過(guò)程中達(dá)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(jìn)行完成解吸與再?gòu)?fù)合過(guò)程的主要驅(qū)動(dòng)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(xì)小顆粒分布.在封閉氮?dú)夥罩械?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(shí)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(jī)制本質(zhì)上與未HDDR處理粉末在封閉氣氛與流動(dòng)氣氛中的氮化機(jī)制相同,均由N與Sm-Fe的"反應(yīng)"階段與氮的均勻化過(guò)程組成,但經(jīng)HDDR后合金的"反應(yīng)"速度慢.在流

5、動(dòng)氮?dú)夥罩械墒沟郤m<,2>(Fe,M)<,17>Ny過(guò)飽和,單胞體積膨脹超過(guò)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(qiáng)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(chǎng)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(jī)制,其中α-Fe以?xún)煞N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(xì)化Sm-Fe基合金或氮化物粉末的過(guò)程由三個(gè)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(shí)間后,Sm<,2>Fe<,17>型相完全非晶化,α