[发明专利]一种SmCo5基永磁薄带磁体及其制备方法

说明书

本发明一种SmCo₅基永磁薄带磁体及其制备方法，涉及含稀土金属和磁性过渡金属的硬磁材料的磁体，通过在SmCo₅系合金组成中添加不同量的Alnico合金，相当于在SmCo₅系合金中有规律地多元复合添加Alnico合金组成元素，形成多元多相的强化机制，制备出元素组成成分通式为Sm_xCo_yCu_zFe_uAl_vNi_wTi_eNb_fSi_g的SmCo₅基永磁薄带磁体，克服了现有技术添加单一的元素后，在改善磁体材料的一种或者有限几种性能的同时，往往会导致其他性能的降低或者变化，从而使性能较理论值相差甚远，同时添加多种元素时，又没有规律可循，为后续的研究带来不便的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及含稀土金属和磁性过渡金属的硬磁材料的磁体，具体地说是一种SmCo₅基永磁薄带磁体及其制备方法。

背景技术

稀土永磁材料的研发是近些年来发展比较迅猛的一个方向，在机械、仪器仪表、电子器件、医疗和航空航天诸多方面有广阔的应用。稀土永磁材料是指稀土元素Sm或Nd和过渡族金属元组成的合金按冶金成型工艺制备的一种磁性材料。稀土永磁材料至今已开发了三代，分别为SmCo₅系、Sm₂Co₁₇系和Nd-Fe-B系。其中，第一代永磁体SmCo₅系合金因具有高的磁能积、最高的矫顽力、高的各向异性场以及优良的温度稳定性等优点而备受青睐，对其的研究一直未有松懈。

为了进一步提高SmCo₅系合金的磁性能，Téllez-Blanco等人(J.C.Téllez-Blanco,R. R.Sato Turtelli.Structure and magnetic properties ofSmCo_5-xCu_x alloys[J].Journal of Alloys and Compounds,1998,281:1-5.)通过感应熔炼法制备了SmCo_5-xCu_x(x＝1,1.5,2, 2.5,3,4)铸态母合金，发现随着Cu的含量增加，块体合金矫顽力先增大后减小，在x＝2.5 时达到最大值，即Hc＝26kOe。Suresh等人(K.Suresh,R.Gopalan,A.K.Singh,et al. Coercivity of Sm(Co_0.9Cu_0.1)_4.8melt-spun ribbons[J].Journal of Alloys and Compounds,2007, 436:358-363.)研究快淬速度对Sm(Co_0.9Cu_0.1)_4.8薄带磁性能的影响，发现在快淬速度50 m/s的条件下薄带的矫顽力和剩磁分别达到43kOe和37.2emu/g，其作用机理是由于晶界处富Cu相的析出对磁畴产生钉扎作用；同时，随着快淬速度增加至50m/s，薄带各向异性增大，晶粒尺寸减小至约56nm，远小于SmCo₅相单畴的尺寸(750nm)。Tetsuji Saito 等人(Tetsuji Saito,Daisuke Nishio-HamaneSaito.Magnetic properties of SmCo_5-xFe_x(x＝0-4) melt-spun ribbon[J].Journal of Alloys and Compounds,2014,585:423-427.)用快淬法制备出 SmCo₂Fe₃薄带并在873K温度下退火使其剩余磁化强度高达100emu/g，但其矫顽力降低到仅有2.9kOe；而同样条件下制备的纯SmCo₅薄带的矫顽力12kOe，剩磁为30emu/g。 Suresh等人(K.Suresh,R.Gopalan,G.Bhikshamaiah,et al.Phase formation,microstructure and magneticproperties investigation in Cu and Fe substituted SmCo₅melt-spun ribbons[J].Journal of Alloys and Compounds,2008,463:73-77.)用快淬法制备出了Cu和Fe复合添加的Sm_17.24Co_66.20Cu_8.28Fe_8.28薄带，使其甩带速度在40m/s时的矫顽力高达31.4kOe，剩余磁化强度高达50.9emu/g；其矫顽力随着甩带速度的增加而增加是由于高速快淬下薄带由高磁晶各向异性的单相Sm(CoCuFe)₅组成且晶粒尺寸减小所致；而高磁化强度是由于高磁矩Fe取代SmCo₅结构中的Co所致。