高磁能积永磁体成为当今重要的研究课题

发布时间：2016/11/28 0:04:17

高磁能积永磁体能促进电机、信息等领域的小型化和高效化，科技和工业的发展对高磁能积永磁体的需求日益增加。目前，Nd-Dy-Fe-B永磁体在150°C工作温度下得到了广泛使用。然而，当工作温度升高到200°C时，要维持永磁体的性能，就必须大幅提升其中昂贵重稀土Dy的使用量，造成制造成本的增大。因此，开发具有优异温度稳定性能、且零重稀土的高磁能积永磁体就成为重要的研究课题。

Sm2Co17基烧结永磁体具有独特的高温磁性能和优良的磁稳定性，以及优异的抗氧化性和抗腐蚀性，受到广泛重视。高磁能积钐钴永磁的*大磁能积可达到35MGOe，*高使用温度可达500°C及以上。Sm2Co17基烧结永磁体，其显微组织为一种胞状组织结构，其中的胞呈长轴沿易磁化轴的长菱形，内为三方晶系富Fe的Sm2(Co,Fe)17主相，大小在50至200纳米之间，胞壁薄层是六方晶系富Cu的Sm(Co,Cu)5相，厚度为5至20纳米。

永磁材料的*大磁能积理论值与其饱和磁化强度的平方成正比。提高永磁体磁能积的首要条件是提高磁体的饱和磁化强度。只有高的饱和磁化强度，才可能得到高的剩磁，从而得到高的磁能积。而磁能积又是结构敏感量。因此，在提高饱和磁化强度的同时，需要对磁体的胞状组织结构进行优化。

通过成分优化，配合相应的热处理工艺调整磁体的微观结构，可以有效地提高钐钴磁体的饱和磁化强度和磁能积。磁体中菱方胞结构的主相中的Fe为*重要的因素。Sm2Co17相的饱和磁极化强度Js约为12kGs，随着Fe元素的添加，Js逐渐增加；当Fe增加到Sm2(Co0.7,Fe0.3)17的比例时，Js达到了16.3kGs。然而，当磁体中Fe含量超过25%时，胞状组织会出现异常增大，尺寸将超过150nm。尺寸过大的胞状组织不利于胞状结构的均匀性并导致磁体矫顽力和退磁曲线方形度的急剧恶化。

近年来的研究表明，通过热处理工艺的优化和额外增加热处理环节可以优化磁体的磁性能。适当的固溶温度能优化淬火态合金的相组成，从而提高磁体的Br和内禀矫顽力Hcj，*佳固溶温度1423K时所制备磁体的磁性能为：Br=12.22kGs，Hcj=12.7kOe。随后，微调磁体中的Zr含量可使磁体的Hcj提升至18.6kOe。另一方面，引入预时效工艺促使淬火态合金中的Cu元素的均匀分布，可以细化胞状组织尺寸从而提高磁体的方形度，磁体的*大磁能积从31.5MGOe提高到33.4MGOe。另据报道，多级固溶工艺可提高磁体的方形度，使磁体的*大磁能积达到了35.4MGOe。

我国钢铁研究总院现在已具备批量生产性能一致性好的高性能烧结永磁体的能力，其*大磁能积在30MGOe以上。他们研发了采用高速气流粉碎技术的制粉工艺（气流是在管道内循环使用，氧含量可控），所获结果优于国外报道的采用湿法球磨技术的制粉工艺。

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