ANISOTROPIC THERMAL EXPANSION AND FRACTURE OF RADIALLY ORIENTED TOROIDS OF RE-Co PERMANENT MAGNETS

研究SmCo_5辐向取向烧结环体的断裂机制指出:SmCo_5的强烈各向异性的热膨胀性质决定了辐向环在烧结后的断裂。导出了一个临界断裂取向度的表示式。计算和实验的结果都表明:烧结的SmCo_5辐向环的取向度通常不能大于0.7。实验发现以铜取代部分的钴,以及成分移向富钴的2-17相区,都使热膨胀各向异性特性明显降低,特别是Sm(Co_(0.80)Cu_(0.14)Fe_(0.06)_7和Sm(Co_(0.87)Cu_(0.13)_8二者几乎是完全各向同性的,是制备高性能辐向磁体的理想材料。还讨论了热膨胀各向异性的来源,在Sm(Co,Cu)_5中,铜原子可能部分地优先取代2c晶位。     

THERMAL EXPANSION ANOMALIES OF THE COMPOUNDS RECo_5

本文研究了RECo_5在居里温度附近热膨胀反常的特点。利用高温X射线衍射方法从室温到600℃测定了CeCo_5,Ce(Co_(0.6)Cu_(0.2))_5和Ce(Co_(0.9)Fe_(0.1))_5晶格常数α和c随温度的变化。在居里点附近,CeCo_5的晶格常数c随温度的变化存在明显的拐折,在磁有序区域内具有因瓦反常,而晶格常数α随温度基本保持连续线性的变化,没有反常效应.用Cu原子部分取代Co原子以后,Ce(Co_(0.3)Cu_(0.2))_5沿c轴的热膨胀反常显著减弱。利用中子衍射研究了RE(Co,Cu)_5结构的有序性,从中子衍射的谱线分析表明,在CaCu_5型结构的RE(Co,Cu)_5金属间化合物中,Cu原子优先占据2c位置,由此解释了RECo_5热膨胀反常的原因。     

RECo_5热膨胀反常研究

本文研究了RECo_5在居里温度附近热膨胀反常的特点。利用高温X射线衍射方法从室温到600℃测定了CeCo_5,Ce(Co_(0.6)Cu_(0.2))_5和Ce(Co_(0.9)Fe_(0.1))_5晶格常数α和c随温度的变化。在居里点附近,CeCo_5的晶格常数c随温度的变化存在明显的拐折,在磁有序区域内具有因瓦反常,而晶格常数α随温度基本保持连续线性的变化,没有反常效应.用Cu原子部分取代Co原子以后,Ce(Co_(0.3)Cu_(0.2))_5沿c轴的热膨胀反常显著减弱。利用中子衍射研究了RE(Co,Cu)_5结构的有序性,从中子衍射的谱线分析表明,在CaCu_5型结构的RE(Co,Cu)_5金属间化合物中,Cu原子优先占据2c位置,由此解释了RECo_5热膨胀反常的原因。     

SPS制备各向异性微米晶SmCo_5烧结磁体的研究

采用放电等离子烧结技术制备了各向异性微米晶SmCo_5磁体,研究了磁体的烧结工艺及添加Fe纳米粉对磁体结构和磁性能的影响。研究发现,SmCo_5烧结磁体的最佳烧结温度为830℃,此时磁体的室温磁性能最佳:B_r=8.19 kGs,H_(cj)=10.6 kOe,(BH)_(max)=13 MGOe;而添加Fe纳米粉的烧结磁体,饱和磁化强度升高,但剩磁和矫顽力降低。XRD结果表明,未添加Fe纳米粉的烧结磁体具有单相CaCu_5结构,而添加Fe纳米粉的烧结磁体出现了2∶17相和Fe-Co软磁相。SEM及能谱分析发现,添加的Fe纳米粉扩散进入了1∶5相,形成Sm(Fe,Co)_5和Sm_2(Fe,Co)_(17))。     

Sm(Co_(bal)Fe_(0.108)Cu_(0.131)Zr_(0.042))_(7.0)时效过程中的微结构演变与磁性能

采用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)等方法系统研究Sm(Co_(bal)Fe_(0.108)Cu_(0.131)Zr_(0.042))_(7.0)在830℃时效处理10~30 h过程中的微结构演变及磁性能。结果表明:合金时效处理后形成由菱方Sm_2Co_(17)R主相和六方Sm(Co,Cu)_5胞壁相构成的胞状结构、叠加在胞状结构之上的六方富Zr片状结构和少量富Zr的Sm(CoCuFeZr)_x析出相。随830℃时效处理时间由10 h延长到30 h,Sm_2Co_(17)R主相的尺寸由80~110 nm长大到150 nm,富Zr片状相的密度增大,富Zr的Sm(CoCuFeZr)_x析出相的体积分数增多。富Cu的SmCo_5胞壁相和富Zr的Sm(CoCuFeZr)_x析出相通过钉扎畴壁为合金提供高的室温和高温矫顽力。磁性能测试结果表明:剩磁B_r随830℃时效时间的延长而单调增大,内禀矫顽力H_(ci)在830℃处理20 h时达最大值2417.9kA/m,在测试温度为500℃时仍具有高的H_(ci),为693.5 kA/m。     

纳米晶SmCo_(8.9)Si_(0.9)永磁合金相变特征及其磁性能变化研究

首次制备出具有高稳定性的Sm Co_(8.9)Si_(0.9)纳米晶合金,进而系统研究了亚稳相Sm Co_(8.9)Si_(0.9)的相变特征及相应的磁性能变化规律。发现添加元素Si可以有效提高过饱和固溶体亚稳相SmCo_(9.8)的稳定性,随着热处理温度的升高,SmCo_(8.9)Si_(0.9)纳米晶合金由SmCo_(9.8)(H)结构的单相转变为Sm_2Co_(17)(H)和Co(fcc)相,且伴随相变,矫顽力提高。其机理源于析出的细小Co相造成钉扎机制增强。进一步升高热处理温度,Sm_2Co_(17)(H)相转变为Sm_2Co_(17)(R)相,同时晶粒长大明显且晶粒尺寸分布不均匀,导致磁性能下降。     

Structure and intrinsic magnetic properties of Sm_(1-x)Pr_xCo_5(x=0–0.6) compounds

In this work, the effects of Pr content on the structure and intrinsic magnetic properties of Sm_(1-x)Pr_xCo_5(x = 0–0.6) compounds prepared by induction melting were systematically investigated by scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), and magnetic measurements. Microstructural observation and chemical composition analysis show that Sm_(1-x)Pr_xCo_5 compounds are composed of(Sm, Pr)Co(1:5) phase and(Sm, Pr)-rich grain boundary phase. XRD results show that all the Sm_(1-x)Pr_xCo_5 compounds have a(Sm, Pr)_1Co_5 main phase with the hexagonal CaCu_5-type crystal structure and the(Sm, Pr)_2Co_7 impurity phase. In addition, the detailed research shows that the lattice constants(a, c) and unit volume(V) are all enlarged with the increases in Pr content. According to the magnetic measurements, as the Pr content increases to larger than 0.4, both the Curie temperature(T_C) and the anisotropy field(H_A) of all the Prdoped compounds decrease rapidly. Meanwhile, the magnetization of Sm_(1-x)Pr_xCo_5 compounds at applied field of 14 T(M_(14 T)) are observably improved with Pr doping content of x0.3. Among them, Sm_(0.6)Pr_(0.4)Co_5 compound exhibits slightly lower H_Aand T_C, but much higher M_(14 T) than those of the binary SmCo_5, indicating that doping of proper Pr content into SmCo_5 compound can optimize the intrinsic magnetic properties. As a result, the optimal intrinsic magnetic properties of H_A= 29.11 T,T_C= 989 K, and M_(14 T)= 102.31 mA·m~2·g-1are obtained in Sm_(0.6)Pr_(0.4)Co_5 compound.     

取向硅钢中铜硫化物析出形式的第一性原理研究

利用Materials Studio软件中CASTEP模块对含铜取向硅钢中可能形成的Cu_(1.8)S、Cu_2S和CuS三种铜硫化物的结构及其形成热进行第一性原理研究。另外,对含铜取向硅钢中的析出相进行了透射电镜(TEM)实验研究。计算结果表明,Cu_(1.8)S、Cu_2S和CuS三种铜硫化物的形成热分别是-97.759 4、-1.205 5和-0.969 9 e V,表明Cu_(1.8)S具有最强的形成能力,在取向硅钢中最容易优先析出的铜硫化物为Cu_(1.8)S。TEM实验结果表明,在Cu含量为0.48%的取向硅钢中的析出相是立方结构的Cu_(1.8)S,呈细小颗粒状沿晶界析出。     

Chemically synthesizing exchange-coupled SmCo_5/Sm_2Co_(17)nanocomposites

A new strategy to chemically synthesize exchange-coupled SmCo_5/Sm_2 Co_(17) nanocomposites by in situ decomposition of SmCox(5 x 8.5) is reported in this work.Our synthesis starts with the fabrication of Co/Sm_2 O_3(Sm to Co atomic ratio of Sn/Co=1:4.2),which can be reduced into 40-nm SmCo_5 single crystal nanoparticles by Ca under the protection of CaO,showing a high coercivity of 2.85 T and saturation magnetization(M_s) of 0.0671 A·m~2·g~(-1).By changing the Sm/Co to 1:4.5,1:4.8 and 1:5.2,SmCo_5/Sm_2 Co_(17) nanocomposites with different proportions were acquired using the same process.Owing to the in situ decomposition of SmCo_x intermediate,the small size(both of their size less than 10 nm) and uniform phase distribution were achieved in our nanocomposites.Thus,the as-prepared nanocomposites display a strong exchange-coupling interaction.As a consequence,SMCo_5/Sm_2 Co_(17)(Sm/Co=1:5.2) exhibits a coercivity of 1.23 T and enhanced M_(7 T)(magnetization at 7 T) of 0.0812 A·m~2·g~(-1),increasing by 21% than pure SmCo~5.Our synthesis provides a new protocol to prepare exchange-coupled high-performance nanocomposites.     

Sm(Co, Cu, Fe, Mn)_(7.8)永磁体铸造结晶组织及Cu偏析对矫顽力的影响

本文研究了Sm(Co, Cu, Fe, Mn)_(7.8)永磁体铸造结晶组织及Cu偏析对矫顽力的影响。结果表明,不同冷却速度的铸造合金锭具有不同的结晶组织。在等轴晶组织中,晶内贫Cu,晶界上富集游离Cu,保存有一些Sm_2Co_(17-x)T_x六方结构高温相,造成矫顽力下降;而在细的柱状晶组织中,无严重的成分偏析。经烧结和固溶处理后的磁体,为位错胞状显微组织,胞壁间弥散着脱溶Cu和富Cu的SmCo_(5-x)T_x相,它们在反磁化过程中,可能对畴壁起着钉扎作用,因而具有高矫顽力。     

磁场退火对纳米晶合金软磁性能的影响

利用真空退火,将非晶合金纳米晶化,并通过XRD试验手段验证了其纳米晶结构,研究了磁场退火对纳米晶合金软磁性能的影响。研究表明,在外加磁场条件下,对Fe_(74.5)Cu_1Nb_2Si_(13.5)B_9、(Fe_(0.5)Co_(0.5))_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Ni_(25)(Fe_(0.5)Co_(0.5))_(48.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶合金进行二次热处理,可以不同程度地减小合金的饱和磁致伸缩程度。然而,磁场退火后纳米晶合金在较低温度下的初始磁导率出现了不同程度的降低,原因可以归结为:在磁场退火的过程中,感生出的单轴各向异性增加了合金总的各项异性。     

EFFECTS OF AS-CAST CRYSTALLINE STRUCTURE AND Cu SEGREGATION ON COERCIVITY OF Sm (Co, Cu, Fe, Mn)_(7.8) PERMANENT MAGNET

本文研究了Sm(Co, Cu, Fe, Mn)_(7.8)永磁体铸造结晶组织及Cu偏析对矫顽力的影响。结果表明,不同冷却速度的铸造合金锭具有不同的结晶组织。在等轴晶组织中,晶内贫Cu,晶界上富集游离Cu,保存有一些Sm_2Co_(17-x)T_x六方结构高温相,造成矫顽力下降;而在细的柱状晶组织中,无严重的成分偏析。经烧结和固溶处理后的磁体,为位错胞状显微组织,胞壁间弥散着脱溶Cu和富Cu的SmCo_(5-x)T_x相,它们在反磁化过程中,可能对畴壁起着钉扎作用,因而具有高矫顽力。     

Cu—Co—Ge三元系室温相图

本文用X射线衍射法测定了Cu-Co-Ge三元系相图的室温截面。这个室温截面由九个单相区、十五个二相区和七个三相区所组成。九个单相区是:α(Cu),ζ(Cu_5Ge)、ε_1(Cu_3Ge)、β(Ge)、λ(CoGe_2)、δ(Co_5Ge_2)、τ(CoGe)、θ(Co_5Ge_3)和γ(Co);十五个二相区是:α ζ、ζ ε_1、 β、β λ、λ δ、δ τ、τ θ、θ γ、γ α、α θ、ζ θ、ε_1 θ、ε_1 δ、ε_1 λ和δ θ;七个三相区是:α γ θ、α θ ζ、ζ θ ε_1、ε_1 θ δ,ε_1 δ λ、ε_1 β λ和δ θ τ。截面中没有发现新相。     

Correlation of microstructure and magnetic properties in Sm(Co_(bal)Fe_(0.1)Cu_(0.1)Zr_(0.033))_(6.93) magnets solution-treated at different temperatures

The correlation of microstructure and magnetic properties in Sm(Co_(bal)Fe_(0.1)Cu_(0.1)Zr_(0.033))_(6.93) magnets solution-treated at different temperatures was systematically investigated. It is found that the magnets solution-treated at 1219℃ possess a single 1:7 H phase, exhibiting the homogeneous cellular structure during further aging treatment, leading to the optimum magnetic properties. However, for the magnets solution-treated at 1211 and 1223℃,2:17 H or 1:5 H secondary phase will also form besides 1:7 H main phase, which cannot transform into cellular structure,thus deteriorating the magnetic properties greatly. The irreversible magnetization investigations with recoil loops also propose a non-uniform pinning in the magnets induced by the secondary precipitates. At proper solution temperature, Zr is supposed to occupy the Fe-Fe dumbbell sites in the form of Zr-vacancy pairs, leading to the minimum c/a ratio and thus stabilizing the 1:7 H phase. Finally,Sm(Co_(bal)Fe_(0.1)Cu_(0.1)Zr_(0.033))_(6.93) magnets with the maximum energy product and intrinsic coercivity at 550℃ up to 60.73 kJ·m~(-3) and 553.88 kA·m~(-1) were prepared by powder metallurgy method.     

烧结NdFeB永磁材料的力学性能及断裂行为的各向异性

对从同一磁体上切取取向不同的3组烧结NdFeB试样进行抗弯强度测定，对其抗弯断口进行宏观观察和SEM观察。对烧结NdFeB永磁材料的力学性能和断裂行为的各向异性进行了研究。研究结果表明：烧结NdFeB永磁材料的抗弯强度和断裂行为具有明显的各向异性。不同取向方向试样断裂的微观机制都主要为沿晶断裂。当取向方向沿抗弯试样的长度方向时，在断口上发现了明显的穿晶解理断裂，且该组试样的抗弯强度值明显低于沿其它两个方向取向的试样。     

热压烧结制备Cu/FeCoCr复合材料的显微组织及热物理性能（英文）

利用相图计算的CALPHAD方法和超音雾化制粉技术,在CuFeCoCr体系中设计并制备了一系列微米级复合粉体。通过热压烧结方法在烧结温度为950℃,烧结压力为45 MPa的工艺条件下成功获得块体复合材料。研究了块体复合材料中Cu含量对显微组织,热导率,热膨胀系数以及显微硬度的影响。结果表明:CuFeCoCr块体复合材料均由fcc富铜相和fcc富铁钴铬相组成。该系列复合材料经600℃时效处理8 h后,其热膨胀系数变化范围为5.83×10~(-6)～10.61×10~(-6) K~(-1),热导率变化范围为42.17～107.53 W·m~(-1)·K~(-1)。其中Cu_(55)(Fe_(0.37)Cr_(0.09)Co_(0.54))_(45)复合材料表现出良好的综合性能,即其热膨胀系数和热导率分别为9.08×10~(-6)K~(-1)和91.09 W·m~(-1)·K~(-1),与电子封装半导体材料的热膨胀系数相匹配。     

旋转磁场退火对非晶态合金中感生磁各向异性的影响

研究了旋转磁场退火对非晶态合金Fe_4Co_(66)Ni_2T工_2Si_(10)B_(16),Fe_5Co_(70)Si_(15)B_(10)及Fe_(40)Ni_(40)B_(20)的磁各向异性的影响。用磁转矩方法测定了在不同旋转速率的磁场作用下合金中感生磁各向异性在等温退火(260—280℃)过程中的变化。实验结果指出,在旋转磁场退火过程中,原存于试样中的感生磁各向异性K_u值随退火时间单调下降,其下降曲线和磁场的旋转速率无关;而由旋转磁场退火所感生的磁各向异性,在一般实际条件下,可以忽略不计.这个实验结果可以成功地用本文提出的理论进行解释.     

Hf、CNTs混合掺杂对纳米晶Sm5Co19合金结构和磁性能的影响

对制备出纳米晶组织的Sm_5Co_(19)Hf_(0.4)合金和Sm_5Co_(19)Hf_(0.4)CNTs_(0.4)合金的显微组织、晶体结构和磁性能等进行了系统表征分析。结果表明:Hf元素和碳纳米管(CNTs)的混合添加不引起Sm_5Co_(19)合金Ce_5Co_(19)型结构发生相分解,且使纳米晶组织中的晶粒变得细小,晶粒尺寸均匀分布。能谱分析表明,添加的CNTs进入纳米晶Sm_5Co_(19)Hf_(0.4)CNTs_(0.4)合金的晶界区域,产生晶界钉扎作用,显著提高纳米晶Sm_5Co_(19)合金的矫顽力。晶体结构精修表明,Hf元素进入纳米晶Sm_5Co_(19)合金晶胞结构的Sm空位,导致晶格参数a、b、c均减小,而轴比c/a增加,使Hf掺杂的纳米晶合金的磁晶各向异性增大,具有提高纳米晶合金的矫顽力的作用。本研究结果对设计制备具有高磁晶各向异性、高内禀矫顽力的Sm-Co基合金具有明确指导意义。     

EFFECT OF ROTATING MAGNETIC FIELD ANNEALING ON INDUCED ANISOTROPY OF AMORPHOUS ALLOYS

研究了旋转磁场退火对非晶态合金Fe_4Co_(66)Ni_2T工_2Si_(10)B_(16),Fe_5Co_(70)Si_(15)B_(10)及Fe_(40)Ni_(40)B_(20)的磁各向异性的影响。用磁转矩方法测定了在不同旋转速率的磁场作用下合金中感生磁各向异性在等温退火(260—280℃)过程中的变化。实验结果指出,在旋转磁场退火过程中,原存于试样中的感生磁各向异性K_u值随退火时间单调下降,其下降曲线和磁场的旋转速率无关;而由旋转磁场退火所感生的磁各向异性,在一般实际条件下,可以忽略不计.这个实验结果可以成功地用本文提出的理论进行解释.     

新能源汽车电极材料的制备与电化学性能研究

采用中频感应熔炼和退火工艺制备了La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料,研究了退火保温时间对电极材料物相组成、显微形貌和电化学性能的影响。结果表明,铸态和950℃/12 h退火态电极材料的主要物相为CaCu_5型LaNi_5相、3R-Ce_5Co_(19)型(LaMg)_5Ni_(19)相、3R-Gd_2Co_7型(LaMg)_2Ni_7相和2H-Ce_2Ni_7型(LaMg)_2Ni_7相。随着退火时间的延长,电极材料中的物相有由2H和3R型相结构朝着3R型相结构转变的特征;退火态La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料的最大放电容量、100周吸/放氢循环后电化学容量和100周吸/放氢循环后循环寿命都要大于铸态试样,退火处理后La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料的耐腐蚀性能得到明显提高。这主要与La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料中3R-Ce_5Co_(19)型(LaMg)_5Ni_(19)相和3R-Gd_2Co_7型(LaMg)_2Ni_7相的放电容量和结构匹配性高于Ca Cu_5型LaNi_5相有关。