单相Sm5Co2纳米晶合金的制备及其性能研究

以Sm₅Co₂合金为例,提出了富Sm型单相纳米晶结构的Sm-Co合金的制备方法.物相分析和显微组织观测表明,Sm₅Co₂合金只含有纯净的单斜结构Sm₅Co₂相,晶粒组织细小均匀,平均晶粒尺寸约为10 nm.在此基础上,对制备的单相Sm₅Co₂纳米晶合金块体材料的磁性能和力学性能进行了全面表征和分析.结果表明,与同种成分的粗晶合金相比,纳米晶Sm₅Co₂合金的磁性能明显提高.且硬度和弹性模量均有不同程度增加.     

纳米晶SmCo7合金的相稳定性、相变行为及其对磁性能的影响

以纳米晶单相SmCo7合金块体为初始原料,通过系列退火系统研究了随着晶粒长大其物相组成和显微组织的演变特征。研究发现纳米晶SmCo7相从室温至600℃都能保持很好的相稳定性(晶粒长大十分缓慢)。而且研究发现纳米晶SmCo7相的失稳分解和晶粒的突发长大会同时发生。值得注意的是分解形成的Sm2Co17相大部分是以显微孪晶的形式存在,而SmCo5相则是呈圆形均匀分布于合金中。另外通过对具有不同晶粒尺寸和物相组成的纳米晶SmCo7合金的室温磁性能细致表征,发现单相SmCo7合金都具有非常优异的磁性能。而其中平均晶粒尺寸为33nm的单相SmCo7合金具有最高矫顽力,达到1164.54kA/m;平均晶粒尺寸为29nm的单相SmCo7合金具有最高的磁能积,达到95.65kJ/m3。     

纳米晶SmCo7合金的相失稳及伴随的晶粒长大

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备出致密的纳米晶单相SmCo7合金块体。以此纳米晶合金为初始材料,通过系列退火实验系统研究其晶格参数、物相组成和显微组织随晶粒长大的演变特征。结果表明:纳米晶SmCo7相(1:7H)从室温至600℃都能保持很好的相稳定性和热稳定性。通过XRD分析和TEM观察证实,纳米晶SmCo7相的失稳分解和晶粒的突发长大是伴随发生的,即在较高温度(高于600℃)条件下纳米化稳定的SmCo7相会分解为Sm2Co17相(2:17R)和SmCo5相(1:5H),同时晶粒组织会急剧粗化;其中SmCo5相会以圆形析出物的形式均匀分布于晶界处和晶粒内部;随着晶粒的长大,六方结构的纳米晶SmCo7相的晶格参数a和单胞体积均线性减小,而轴比c/a则变化不大。