[发明专利]钐钴基稀土永磁材料的微波时效处理方法

说明书

技术领域：

本发明涉及钐钴基稀土永磁材料的微波时效处理，特别是指Sm₂Co₁₇型稀土永磁材料的微波时效处理方法；属于钐钴基稀土永磁材料热处理技术领域。

背景技术：

钐钴稀土永磁是航空航天、微波通讯、仪器仪表、电机工程、磁力机械等领域不可缺少的重要金属功能材料。它的特点是磁能积、矫顽力、居里温度高，抗腐蚀性好，能在高温、潮湿环境中长期稳定工作，钐钴稀土永磁的磁能积(BH)_max通常在25-30MGOe。但是稀土永磁材料力学性能普遍较差，钐钴基稀土永磁的断裂韧性仅为1.5～2.5MPa.m^1/2，抗弯强度为80-120MPa，严重制约了其应用范围。随着钐钴永磁越来越多地应用于小型化和高精度仪器仪表，在精度、可靠性等方面都对其力学性能提出了更高的要求。

但是，Sm₂Co₁₇型稀土永磁作为一种重要的功能材料，人们主要致力于其磁性能的研究，而对力学性能研究较少。结果表明该类材料为穿晶解理断裂，形变量只有约0.05mm，合金脆性主要由相结构和制备工艺决定。首先，Sm₂Co₁₇型稀土永磁的微结构由胞状和片状结构组成：胞内为菱方Sm₂Co₁₇R主相，为合金提供高的饱和磁化强度；胞壁为六方SmCo₅相，通过钉轧畴壁为合金提供高的矫顽力；片状相为富Zr的六方Sm₂Co₁₇H相，目前认为主要为合金元素扩散提供通道。Sm₂Co₁₇R相和SmCo₅相均具有强的晶体结构各向异性和强的磁晶各向异性，是材料获得高磁性能的重要条件。但是，这类结构的对称性差，滑移系少，位错产生和移动困难，因而强韧性差。其次，磁性相的强磁晶各向异性也导致了单晶磁致伸缩、热膨胀等性质的各向异性，导致降温过程中内应力和微裂纹的产生，使力学性能变差。再者，稀土永磁采用典型的粉末冶金工艺(制粉+磁场取向成型+烧结+时效处理)制备。磁场取向成型使合金中磁性相的易磁化C轴均沿<0001>方向有序排列，从而获得高的剩磁和磁能积。但是，这种有序排列类似于金属经大量冷加工变形后出现的“织构”，并导致合金进一步脆化。所以，Sm₂Co₁₇型稀土永磁难以在拥有高磁性能的同时拥有良好的力学性能。

研究人员为了提高钐钴稀土永磁的强韧性，往往需要采取一些特殊的强韧化处理方法，如引入塑性相法、添加合金元素法、降低取向度等。迄今为止，无论哪种强韧化方法，在提高材料强度的同时，都会损失其磁性能。例如，采用铸造/热压法，通过在钐钴脆性基体中引入少量Co枝晶塑性相来增加强韧性，取得了良好的效果，但同时也降低了材料的磁性能，(BH)_max仅为9MGOe。通过优化合金成份，添加ZrB₂等高熔点物质强化晶界来提高强韧性，也取得了一定效果，但材料的(BH)_max只有约14MGOe。所以，如何解决在提高材料强韧性的同时又能保持其优异的磁性能这一问题越来越具有挑战性。