[發(fā)明專利]一種分步摻雜提高Sm5Co19合金矯頑力的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310287055.0
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103343250A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋曉艷;喬印凱;劉東;鄧韻文
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C19/07;H01F1/058
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高Sm-Co永磁合金矯頑力的方法，尤其是一種通過分步摻雜元素提高Sm₅Co₁₉合金矯頑力的方法，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在稀土－過渡金屬合金中，Sm-Co合金體系因具有良好的內(nèi)稟磁性能而成為新型高性能永磁合金的首選稀土合金體系。然而，現(xiàn)有的Sm-Co體系永磁合金依然不能滿足航空航天領(lǐng)域緊迫需求的在使用溫度達到450℃甚至更高仍能保持較高矯頑力水平的要求。

目前常用的提高永磁材料矯頑力的方法是摻雜元素，研究人員利用此途徑在Sm₂Co₁₇系和SmCo₇系合金中有效提高了矯頑力。然而，由于不同的Sm-Co化合物的晶體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性具有很大差異，摻雜元素的種類和處理工藝具有本質(zhì)性不同。已有研究發(fā)現(xiàn)，在Sm₂Co₁₇系和SmCo₇系合金中用于提高矯頑力的摻雜元素的種類并不適用于其它Sm-Co合金。例如，在Sm₂Co₁₇合金中添加Co、Cu、Fe、Zr元素可制備出具有高矯頑力的Sm-Co-Cu-Fe-Zr合金，但這些元素添加到SmCo₇合金中，卻不能制備得到具有較高矯頑力的SmCo₇系合金。

Sm₅Co₁₉是Sm-Co合金體系中的一個特殊相，它只在1160－1260℃之間很窄的高溫條件下存在，而在室溫下無法得到。由于此特殊的相穩(wěn)定性，關(guān)于Sm₅Co₁₉合金的研究很有限，尤其是人們研究發(fā)現(xiàn)，該成分的合金鑄錠在外加磁場下只具有弱磁性。至今關(guān)于利用元素摻雜的方法提高Sm₅Co₁₉合金的矯頑力的研究，國內(nèi)外尚未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對Sm₅Co₁₉合金特殊的晶體結(jié)構(gòu)、高空位率、室溫亞穩(wěn)性等特點，根據(jù)現(xiàn)有的元素摻雜方法不能有效提高Sm₅Co₁₉合金矯頑力的現(xiàn)狀，提供一種通過分步摻雜元素提高Sm₅Co₁₉合金矯頑力的方法。

本發(fā)明提供的分步摻雜提高Sm₅Co₁₉合金矯頑力的方法是，首先將成分為Sm₅Co₁₉的合金鑄錠破碎成粉末，將破碎粉末與Hf粉末按照一定摩爾配比通過球磨混合均勻，然后將球磨粉末和多壁碳納米管(CNT)按照一定摩爾配比混合均勻，最后利用放電等離子燒結(jié)方法將混合粉末燒結(jié)成型，獲得Sm₅Co₁₉為基體的Sm-Co-Hf-CNT系塊體材料，該合金塊體材料具有高的矯頑力。

本發(fā)明提供的分步摻雜提高Sm₅Co₁₉合金矯頑力的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將成分為Sm₅Co₁₉的合金鑄錠破碎成100微米以下的粉末，將破碎粉末與Hf粉末按照摩爾配比1:x（x=0.3－0.6）混合，將混合后的粉末按照球料質(zhì)量比40－50:1裝入球磨罐中，球磨時間為25－40小時；

（2）在惰性氣體保護下，將步驟（1）所得球磨粉末與多壁碳納米管(CNT)混合均勻，其中按照Sm₅Co₁₉與多壁碳納米管(CNT)摩爾配比為1:y（y=0.2－0.4）；

（3）將步驟（2）中的混合粉末裝入模具，利用放電等離子燒結(jié)方法進行燒結(jié)，工藝參數(shù)為：首先對模具中的混合粉末施加壓力300-500MPa，加壓后進行加熱，升溫速率為50－100℃/min，升溫至400-550℃后不保溫而立即冷卻，冷卻到室溫，得到Sm₅Co₁₉Hf_xCNT_y（x=0.3－0.6，y=0.2－0.4）合金塊體材料。