[发明专利]一种SmCoAl1:7型纳米晶永磁材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有钐Sm、钴Co、铝Al的具有TbCu₇结构的SmCo_xAl_y纳米晶永磁材料。

背景技术

永磁材料作为一种重要的功能材料，已经广泛应用到计算机技术、微波通信技术、汽车工业、航空工业、自动化技术、仪表技术等各个重要领域。永磁材料的发展经历了碳钢、AlNiCo系合金、硬磁铁氧体、稀土永磁合金等几个发展阶段。其中稀土永磁合金的发展又经历了第一代SmCo系1:5型合金、第二代SmCo系2:17型合金、第三代NdFeB系合金，到目前的SmFeN、SmFeC系及双相纳米永磁合金。

是否具有大的磁化强度和磁晶各向异性是决定一种合金化合物能否发展成为具有高矫顽力、高剩余磁化强度和大的磁能积永磁材料的基础条件。目前已大量生产和使用的SmCo系1:5型和2:17型永磁合金分别是在对具有CaCu₅结构的SmCo₅化合物和具有Th₂Zn₁₇结构的Sm₂Co₁₇化合物的研究基础上开发出来的。在SmCo二元合金中，SmCo₅和Sm₂Co₁₇成分之间还存在一个具有TbCu₇结构的SmCo₇金属间化合物。

虽然TbCu₇结构的SmCo1:7型合金有有望发展成为一种新型永磁材料，但是二元的SmCo₇是一种高温亚稳相，在较高温度就分解为SmCo₅和Sm₂Co₁₇。其TbCu₇结构的室温稳定性是该型合金研究必须解决的首要问题。

在专利申请号200710034603.3中公开了一种颗粒尺寸小于20nm的SmCo₇永磁合金的制备方法，该SmCo₇永磁合金的表达式为RE(Co_balFe_XCu_YT_W)_z，其中RE是稀土元素Sm、Gd、Pr、Nd、Dy、Ho、Er中的物质或其混合物，T为金属Zr、Hf、Ti、Mn、Mo中的物质或其混合物。Fe的原子含量为0.01～0.35，Cu的原子含量为0.01～0.20，金属元素T的原子含量为0.005～0.1。

发明内容

本发明的目的是提供一种SmCoAl1:7型纳米晶永磁材料，该纳米晶永磁材料的表达式为SmCo_XAl_Y，本发明的SmCo_XAl_Y纳米晶永磁材料不含有Fe、Cu元素、通过添加Al得到较为稳定的TbCu₇结构，并且饱和磁化强度、剩余磁化强度、室温内禀矫顽力、居里温度也有所改善。

本发明的一种不含有Fe、Cu元素的、且具有TbCu₇结构的SmCo_XAl_Y纳米晶永磁材料，该纳米晶永磁材料的表达式为SmCo_XAl_Y，X的原子个数为6.0～8.5，Y的原子个数为0.1～2.0。

本发明制备不含有Fe、Cu元素的、且具有TbCu₇结构的SmCo_XAl_Y纳米晶永磁材料的方法，包括有下列步骤：

第一步：配制目标成分母合金

采用纯度为99.95％以上的稀土元素Sm、纯度为99.9％以上的Co、纯度为99.9％以上的Al配制成目标成分的母合金；

在本发明中，目标成分是指根据化学式SmCo_XAl_Y中要求的原子个数进行配比称取各元素单质。

第二步：熔炼铸锭

将第一步配制的目标成分母合金放于真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚内，调节真空室的真空度达到2×10^-3Pa～4×10^-3Pa，然后充高纯氩气至0.1×10⁵Pa～0.8×10⁵Pa，经电弧熔炼20～90s，待合金元素完全熔化后，断弧形成合金锭；翻转合金锭，反复熔炼3～5次，保证合金锭内部成分均匀；

第三步：初破碎及高能球磨