[发明专利]颗粒尺寸小于20nm的SmCo7永磁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁合金的制备方法，特别是涉及一种颗粒尺寸小于20nm的SmCo₇永磁合金的制备方法。

背景技术

SmCo₇型磁体由于具有较好的内禀磁性能和潜在的高温领域应用价值吸引了人们的兴趣，近年来逐渐成为永磁材料领域研究的热点。SmCo₇的内禀磁性能介于SmCo₅和Sm₂Co₁₇之间。它的饱和磁化强度比SmCo₅高，各向异性场是Sm₂Co₁₇的1.2-1.4倍，加入了Zr等元素后各向异性场还会进一步增加。但是Zr、Ti、Cu等的加入降低了SmCo₇相的饱和磁化强度。用Fe来替代部分Co能增加SmCo₇相的饱和磁化强度。可参照Guo，Yongquan，Applied Physics Letters，2005，86(19)，P192513，I Panagiotopoulos，Journal of Magnetismand Magnetic Materials，247(2002)，P355等人的工作。SmCo₇的居里温度介于SmCo₅和Sm₂Co₁₇之间，略低于800。但SmCo₇是亚稳相，必须加入少量的Zr、Ti、Cu等稳定化元素后才能形成。少量的Fe，Cu及Zr掺杂的SmCo₇基稀土化合物显示较小的内禀矫顽力温度系数(-0.11％/℃)和较大的各向异性场(180kOe)，是一种非常理想的高温稀土永磁材料。目前纳米晶SmCo₇合金的主要制备技术是熔体快淬法和晶化处理。但是经快淬法制备的SmCo₇合金在晶化处理后均分解成2∶17相和1∶5相的两相结构。由于SmCo₇的非晶形成能力差，快淬带难得到高矫顽力所需的细小组织(20-50nm)。在合金中添加C、B等元素虽可提高材料的非晶形成能力，但是在晶化处理过程中晶粒的长大降低了晶粒间的交换耦合作用，抑制了材料性能的提高。纳米晶磁体的磁硬化依赖于晶粒间的交换耦合作用，而交换耦合作用是短程的，因此晶粒尺寸必须充分的小。所以进一步细化晶粒尺寸是提高SmCo₇磁性能的关键。

非晶合金处于非平衡的亚稳态，自由能比相应的晶态高，由非晶态转化为晶态需要一定的驱动力去克服非晶合金的高势垒。即非晶态到晶态的转变之所以能够发生，是由于存在着相变驱动力，即开始和最后结构间的正的自由能差。当一个或两个晶化新相在非晶相中形成时，可分为晶化相核的形成和晶核长大两个阶段。研究表明，单独采用脉冲电场或脉冲磁场对Finamet软磁合金进行晶化处理时，发现这两种方法均可降低非晶合金的形核势垒，在非晶的基体上形成细小的α-Fe(Si)纳米晶粒。但是这两种方法并未针对SmCo合金使用。另一方面高频电磁场所产生的高频磁场导致合金产生的磁致伸缩可促进非晶合金中空位缺陷的迁移和湮没，降低金属相1∶7相热力学形核势垒，增大形核率，促进纳米晶化；高频电场的超短弛豫时间导致1∶7相成核势垒的降低，促进纳米晶化。而且高频电磁场产生的电磁扰动可能对非晶合金中铁原子3d壳层的电子自旋磁矩取向产生影响，导致过渡金属原子的s-d轨道与类金属原子s-p轨道的杂化键合减弱，有效降低晶化成核势垒，从而形成大量晶核。本专利采用高频电磁场晶化处理来制备SmCo₇纳米晶合金。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用较短的热处理时间和较低的热处理温度获得一种室温下包含稳定的SmCo₇主相的组合物的颗粒尺寸小于20nm的SmCo₇永磁合金的的制备方法。