Si,Fe,Cu,Nb添加对多元Sm12Co60-70M28-18薄带磁体的结构与磁性影响的研究

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Sm-Co基硬磁材料由于其良好的高温磁特性而受到广泛关注。Co基非晶具有优良的软磁特性。纳米双相复合材料可以通过硬磁相和软磁相间的交换耦合作用来提高磁体的综合磁性能。在此理论基础上,本文力求在纳米晶/非晶基复合材料中通过非晶相和纳米晶的相互作用来获得高的硬磁性能,并为开发新型非晶基硬磁材料提供一种新的研究方向。本论文采用电弧熔炼、熔体快淬结合晶化退火工艺制备了纳米晶/非晶基复合型合金,借助于X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜、振动样品磁强计等仪器,重点研究了快淬速度、晶化工艺、合金成分(Si、Nb、Fe、Cu)对薄带微结构与磁性能的影响。试验发现,Si的含量对以40m/s速度快淬的(Sm12Co60Fe8Zr5Nb5Al6B4)100-xSix(x=0,3,6,8)薄带的结构和性能有直接的影响。Si的添加提高了合金的非晶形成能力。薄带的硬磁性能随着Si含量的增加而呈明显下降趋势。未加Si的薄带具有最佳的平均磁性能,Hci=14.0kOe,Mr=13.5emu/g,Mr/Ms=0.88。薄带的微观形貌为典型的纳米晶/非晶基结构,纳米晶的尺寸小于10nm,并且有大量尺寸更小的纳米团簇弥散分布在非晶基体中。薄带的退磁曲线表现为单硬磁相的特性。在750℃以不同的保温时间对(Sm12Co60Fe8Zr5Nb5Al6B4)100-xSix薄带进行晶化退火发现,在保温时间为120min时,x=0,3和6样品的硬磁性能有了很大提升,其平均矫顽力分别达到Hci=18.4kOe、Hci=15.6kOe和Hci=18.1kOe。而x=8的样品在保温时间为20min时就已具有最好的综合磁性能。快淬速度会影响(Sm12Co60Fe8Zr5Nb5Al6B4)92Si8薄带的结构和磁性能,其中以10m/s速度快淬的(Sm12Co60Fe8Zr5Nb5Al6B4)92Si8薄带具有最佳的磁性能为:Hci=9.6kOe,Mr=11.4emu/g,Mr/Ms=0.825。另外,Nb的添加有助于以40m/s速度快淬的Sm12Co70Fe4Zr6B8(x=0,2,4)薄带形成细小晶态相。随着Nb含量添加,薄带的综合硬磁性能下降。Fe和Cu的含量对以40m/s速度快淬的Sm12Co60Fe10-xZr5Nb5CuxB8(x=2,4,6)薄带结构和硬磁性均有影响。随着Fe含量降低,Cu含量升高,薄带的综合磁性能提高。当x=6时,薄带具有最佳的硬磁性能为:Hci=17.8kOe,Mr=28.9emu/g,Mr/Ms=0.906。
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