高磁能积钐钴磁体

        凭借出色的高温磁性能和优异的热稳定性,Sm2Co17基烧结磁体依旧是高温永磁应用的首要选择,其在高速电机、电子通信及航空航天等应用中发挥着不可替代的作用。高磁能积磁体是实现器件小型化和高效化的重要基础,而研制高磁能积钐钴磁体是自Sm2Co17基磁体问世起便确立的目标。

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         Sm2Co17基磁体由Sm、Co、Fe、Cu和Zr元素组成,不同元素及其含量对于磁体磁性能具有不同影响。Sm2Co17基磁体显微结构是一种胞状组织结构,由2:17R胞、1:5H胞壁和贯穿其中的平行的富Zr相薄层组成。2:17胞为长轴沿易磁化轴c轴的长菱形,内为三方晶系富Fe的Th2Zn17型菱方Sm2(Co, Fe)17主相。主相使磁体具有高饱和磁化强度,从而决定磁体具有高剩磁值。1:5相的薄层是六方晶系富Cu的六角CaCu5型Sm(Co, Cu)5胞壁相,其通过钉扎畴壁使磁体具有高内禀矫顽力。富Zr片层相为Cu进入胞壁相提供扩散通道,有利于扩大胞状相和胞壁相的畴壁能密度差异,从而提高磁体内禀矫顽力。

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        除胞状结构尺寸外,胞壁相的数量、厚度及成分均会影响磁体的综合磁性能。由于永磁材料的理论最大磁能积正比于饱和磁化强度的平方,提高最大磁能积的首要条件是提高磁体的饱和磁化强度。另一方面,最大磁能积为结构敏感参数,需要通过成分优化并配合相应的热处理工艺对磁体胞状结构进行优化。Fe的主要功能是提升磁体的饱和磁化强度和剩磁。Sm2Co17相饱和磁极化强度约为12kGs,随着Fe含量的增加,Sm2(Co0.8Fe0.2)17和Sm2(Co0.7Fe0.3)17的饱和磁极化强度分别可达到13.5kGs和16.3kGs,但Fe含量超过25wt%时,胞状组织会发生异常增大,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的急剧恶化。

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