各向異性Sm-,2-Fe-,17-N-,x-磁粉及磁體研究.pdf

1、Sm2Fe17Nx化合物具有優(yōu)異的內(nèi)稟磁性能，有希望成為新一代的稀土永磁材料。本文研究了制備高性能各向異性Sm2Fe17Nx磁粉的成分和工藝，得到了高性能的各向異性磁粉，隨后又對磁粉的表面進(jìn)行了包覆處理，研究了磁粉的抗氧化行為。然后利用溫壓成型工藝，系統(tǒng)研究制備了各向異性Sm2Fe17Nx粘結(jié)磁體，對磁體的溫度穩(wěn)定性、耐腐蝕性及批量制造途徑進(jìn)行了研究。除此之外，還研究了制造高矯頑力磁粉的熔體快淬法的工藝條件與快淬薄帶的相結(jié)構(gòu)及最終磁粉的

2、性能間的關(guān)系。 首先，利用XRD、SEM、VSM等手段，對采用傳統(tǒng)粉末法制備的高性能各向異性Sm2Fe17Nx磁粉進(jìn)行了研究。工藝路線為：熔煉→退火→球磨→氮化→細(xì)磨→Sm2Fe17Nx磁粉。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了母合金的名義成分為Sm235Fe17，較佳的退火工藝為1050℃，30h；最佳的氮化溫度為500℃，氮化時間為5h。氮化后的Sm2Fe17Nx粗粉性能差，必須經(jīng)過細(xì)磨來提高矯頑力。本研究獲得的最佳球磨時間為，行星式球磨機(jī)

3、的球磨時間為2h，磁特性為：Jr=1.34T，iHc=774kA/m；滾動球磨機(jī)的球磨時間為8h，磁特性為：Jr=1.27T，Hc=691.5kA/m。本實(shí)驗(yàn)條件下得到的Sm2Fe17Nx中的最大N原子數(shù)為2.8。 首次采用硅烷偶聯(lián)劑KH550對Sm2Fe17Nx磁粉進(jìn)行了表面包覆處理，利用DTA、FT-IR、AES、和VSM對包覆的磁粉進(jìn)行觀測分析。發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑以化學(xué)鍵的方式吸附在磁粉表面，形成了一層網(wǎng)狀薄膜，有效地阻止了磁粉與

4、環(huán)境中的氧的接觸，從而提高了磁粉在高溫下的抗氧化能力；包覆Sm2Fe17Nx磁粉的KH550溶液的濃度以2～4wt％左右比較合適，這樣既可以提高磁粉的抗氧化能力，又可以保證后面制備的粘結(jié)磁體具有較高的磁性能。 利用XRD、SEM、B-H回線儀和SPS等手段，對溫壓成型制備粘結(jié)磁體的工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究，得出粘結(jié)磁體中最佳的環(huán)氧樹脂添加比例為6wt％，最佳的溫壓溫度100℃，得到的Sm2Fe17Nx粘結(jié)磁體的最佳磁性能為：Br=0.

5、701T，iHc=5214kA/m，(BH)max=64.7kJ/m3。 首次對Sm2Fe17Nx粘結(jié)磁體的溫度特性和耐腐蝕性進(jìn)行了研究。就溫度特性而言，SmFeN粘結(jié)磁體的剩磁(Br)可逆溫度系數(shù)α為-0.096％/℃，不可逆損失L(Br)為-16.3％，說明本研究制備的SmFeN粘結(jié)磁體具有比NdFeB粘結(jié)磁體更優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性。就耐腐蝕性而言，SmFeN粘結(jié)磁體的耐腐蝕性明顯好于NdFeB系粘結(jié)磁體，并且磁體鹽霧腐蝕的程度

6、明顯比高壓釜腐蝕的嚴(yán)重。 對本研究摸索出的制造高性能Sm2Fe17Nx磁粉及磁體的最優(yōu)工藝路線及工藝參數(shù)的穩(wěn)定性進(jìn)行了測評。經(jīng)過測評發(fā)現(xiàn)此工藝路線及參數(shù)具有比較高的穩(wěn)定性，由此路線及參數(shù)制造出的磁體性能良好而且穩(wěn)定。采用壓延法進(jìn)行了Sm2Fe17Nx粘結(jié)磁體批量制造初試，由此法制造的Sm2Fe17Nx粘結(jié)磁體的各方面性能還有待于進(jìn)一步提高。 利用XRD、VSM等手段，研究了熔體快淬法的工藝條件與快淬薄帶的相結(jié)構(gòu)及最終磁粉

7、的性能間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)快淬時銅輥速度對磁粉的相結(jié)構(gòu)造成一定影響，薄帶在高速下，即25m/，30m/s，35m/s時生成2：17和1：7兩相混合的相結(jié)構(gòu)，而在低速下，即10m/s，15m/s，20m/s時生成單一的2：17型相，高速下生成的1：7型相在隨后的相變退火過程中又開始向2：17型轉(zhuǎn)化。最終磁粉為各向同性，剩磁Br=0.6T左右。未經(jīng)相變退火直接進(jìn)行氮化的粉末隨輥速上升矯頑力先上升后下降；經(jīng)過了相變退火處理，高速下25m/s、30m