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永磁材料用途广泛,高性能稀土永磁材料更是电动汽车、直驱风力发电机、工业电机、磁力机械、核磁共振成像设备、磁悬浮列车和消费电子等高新技术的关键材料之一。烧结Nd-Fe-B是产值最大、应用最广泛的高性能永磁材料。为了生产Nd-Fe-B,Pr、Nd金属被大量开采,而共生的La、Ce、Y、Sm元素却大量过剩,市场价格非常低廉,稀土资源的开发和应用严重失衡。Th2Zn17型Sm2Fe17N3和TbCu7型Sm-Fe-N化合物均具有优异的内禀磁性能,使用这两种氮化物有望制备出比Nd-Fe-B更耐高温的高性能永磁材料。各向同性的TbCu7型Sm-Fe-N通过氮化快淬合金粉末制备,制备高性能TbCu7型磁粉的关键是形成具有超细纳米晶组织的快淬薄带。本文研究了Sm-Zr-Fe-Co合金在快淬时的成相规律、氮化磁粉的制备工艺及其矫顽力机制。针对Sm-Zr-Fe-Co合金组织难以细化的问题,本文研究了提高合金非晶形成能力的方法,旨在通过非晶晶化获得具有超细纳米晶的TbCu7型合金,用于制备TbCu7型Sm-Fe-N磁粉。Sm2Fe17N3一般通过氮化单相Sm2Fe17化合物粉末制备。在Sm-Fe二元合金中,α-Fe和SmFe3与Sm2Fe17相平衡共存,使用Sm-Fe二元合金制备Sm2Fe17N3时难以完全避免形成有害的软磁α-Fe。如果氮化就能直接形成Sm2Fe17N3+非磁性相的组织,一方面有利于制备无α-Fe的各向异性Sm2Fe17N3磁粉;更重要的是,微米晶的Sm2Fe17N3属于典型的形核型永磁材料,形成主相+低熔点非磁性晶界相的组织便于调控边界微结构、清除易形核点和去磁耦合,提高矫顽力。为此,本文提出,在Sm-Fe二元合金中添加Cu元素,改变相平衡关系,形成与Sm2Fe17相平衡共存的非磁性低熔点相,氮化直接形成Sm2Fe17N3+非磁性相的新型组织。主要研究内容及结果如下:(1)通过研究Sm-Fe-Cu合金中的相平衡关系,测定了 Sm-Fe-Cu三元合金在450 ℃的局部等温相图,相图包含Sm2Fe17 + SmCu2 + SmCu三相区;据此构建了 Sm2Fe17主相+Sm-Cu非磁性低熔点相的新型组织合金。(2)通过研究Sm2Fe17/Sm-Cu合金中SmCu、SmCu2相的氮化行为,发现Sm2Fe17/Sm-Cu合金仍然可以氮化;Sm-Cu相以SmCu为主时,Sm2Fe17/Sm-Cu合金氮化后不会析出α-Fe,并探索了相关机制;据此通过氮化能直接构建具有Sm2Fe17Nx+非磁性相的新型氮化组织。(3)通过研究SC速凝铸片、热处理对Sm2Fe17/Sm-Cu合金组织的影响,证实了 Sm2Fe17/Sm-Cu合金具有成分宽容度可调、SC铸片微观组织均匀,少量SmFe2和α-Fe杂相能在较低的热处理温度下(900。C)清除等组织调控优势;这些优势有助于显著减少甚至完全清除氮化磁粉中的α-Fe相。使用(Sm10.5Fe89.5)97(Sm45Cu55)3铸片,经热处理、破碎及氮化,制备了无α-Fe的氮化磁粉;经球磨,制备了方形度高达53%-56%的各向异性细磁粉;其中0.9μm的磁粉矫顽力、方形度和最大磁能积依次是11.5 kOe、52.9%和32.9 MGOe。使用Sm2Fe17N3细磁粉制备烧结磁体时,Sm2Fe17N3颗粒容易氧化并析出α-Fe相,引起矫顽力急剧下降。为此,本文还研究了放电等离子烧结(SPS)过程中SmCu粉末作为可除氧的粘结剂对烧结Sm2Fe17N3磁性能的影响,发现SmCu粉末能抑制Sm2Fe17N3氧化分解,使各向异性烧结磁体的矫顽力和方形度与原料细磁粉相当。