[发明专利]一种钐钴基永磁体、其制备方法以及磁性能调控方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料制造领域，涉及一种钐钴基永磁体、其制备方法以及磁性能调控方法。

背景技术

2∶17型钐钴基合金是20世纪70年代发展起来的永磁材料，因其不仅具备高的磁性能，而且具有居里温度高（高于820℃）、温度稳定性好、耐腐蚀性强及抗氧化性好等优点，在永磁材料中具有不可替代的作用。尤其是2∶17型钐钴基永磁体，具有耐高温、超低温度系数和高磁性能，在航天、航空、航海等对磁体综合性能有较高要求的领域中成为了首选。因此，很多国家都把钐钴永磁体作为材料领域重点研究的对象之一。

2∶17型钐钴基永磁体的核心结构就是胞状结构，是由胞内和胞壁两部分组成，胞内包括富Fe的R2-17主相和富Zr的片状相，它们分别是高剩磁的主要来源和Cu原子扩散到胞壁相的重要通道；胞壁由富Cu的H1-5相组成，是磁体反磁化过程的钉扎中心，为磁体获得高矫顽力和良好矫顽力温度稳定性起着不可或缺的作用。

因此，为了获得2∶17型钐钴基永磁体高的矫顽力，目前人们已经通过添加Cu、Zr元素，优化热处理工艺来实现富Cu的胞壁相，提高其在反磁化过程中对畴壁的钉扎作用，从而获得高的矫顽力。通过这种方法获得了一系列实用型的磁体，但是这种方法也存在很大不足，例如，W.Tang等在文献：W.Tang,Magnetics,IEEE Transactions on2001,37,2515中报道研究了Cu元素含量对矫顽力的影响，得到：当Cu含量很低时，虽然矫顽力在一定区间甚至可以获得正的温度系数，但是由于矫顽力太低无法成为实用磁体；当Cu含量高时，虽然室温矫顽力很高，但是矫顽力的温度稳定性却严重恶化。另外，公开号为US5772796A的专利文献提供了一种通过调节钐钴系磁体材料Sm(Co_1-x-y-zFe_xCu_yZr_z)_w中的x,y,z,w的大小来实现矫顽力温度稳定性的方法，但是该方法是以大幅度降低磁体室温矫顽力和综合磁性能为代价的。

所以，探索具有新型结构的钐钴基永磁体，以实现钐钴基永磁体的高磁性能与高温度稳定性，不仅有利于提高钐钴基永磁体的实用化，而且为简单调控钐钴基永磁体矫顽力、温度稳性等性能寻求了新的方法。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种新型结构的钐钴基永磁体，其具有高的磁性能与温度稳定性。

为了实现上述技术目的，本发明人通过大量实验探索后发现，当2∶17型钐钴基永磁体（一般包括Sm、Co、Fe、Cu、Zr等元素）中包含R元素时，R为选La、Ce、Pr、Nd、Y、Gd、Dy、Tb、Ho、Er所组成组中的至少一种元素， 在胞内相：(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物与胞壁相：(SmR)(CoM)₅系化合物中，使该R元素富集在胞壁相中，即(SmR)(CoM)₅系化合物中的R元素浓度明显高于(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物中的R元素浓度，则由于引入了R元素到胞壁相中，改变了胞壁相的磁晶各向异性参数及晶格畸变程度等磁特性，从而对磁体的矫顽力及温度稳定性的有着重要的影响。

因此，本发明人所提出的技术方案为：一种钐钴基永磁体，由钐、钴元素以及R、M元素组成，其中R为选La、Ce、Pr、Nd、Y、Gd、Dy、Tb、Ho、Er组成组中的至少一种元素，M为选Fe、Cu、Zr、Ni、Ti、Nb、Mo、Hf、W组成组中的至少一种元素；

该钐钴基永磁体的微观结构是两种化合物，即结晶状为菱方结构的(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物与结晶状为六方结构的(SmR)(CoM)₅系化合物，组成的胞状复合体，其中(SmR)(CoM)₅系化合物作为胞壁包裹(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物；

并且，该胞状复合体具有富R的胞壁相，即R元素在(SmR)(CoM)₅系化合物中的浓度高于在(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物中的浓度。

作为优选，所述的R元素在(SmR)(CoM)₅系化合物中的浓度是在(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物中的浓度的1.5倍以上。