Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法技术

技术编号:12338769 阅读:188 留言:0更新日期:2015-11-18 11:27
本发明专利技术Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法,涉及含稀土金属和磁性过渡金属的磁性材料,是一种Sm-Co-Fe-Al-B五元系列快淬合金薄带的制备方法,步骤是:按照元素组成式SmxCoyFezAluBv,其中元素组成成分的原子百分数为x = 10~20,y = 50~60,z = 10~15,u = 10~20,v = 5~10,且x+y+z+u+v = 100的成分配比,称取需要数量的原料进行配制,采用真空熔炼和熔体快淬技术制得具有特殊的胞状组织的Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金,获得高的矫顽力,克服了现有技术中的Sm-Co-Al型非晶合金不显示硬磁性或矫顽力很小的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法
本专利技术的技术方案涉及含稀土金属和磁性过渡金属的磁性材料,具体地说是Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法。
技术介绍
非晶态是指物质内部结构中原子呈长程无序排列的一种状态。20世纪80年代末以来,以Inoue(InoueA.,ZhangT.,ZhangW.,TakeuchiA.BulkNd-Fe-Alamorphousalloyswithhardmagneticproperties[J].MaterialsTransactions,JIM,1996,37(2):99-108)和Johnson(JohnsonW.L.,Physicsandmetallurgyofbulkglassformingalloys,in:TheScienceOfAlloysForThe21stCentury:AHume-RotherySymposiumCelebration,October18,2000-October20,2000,Minerals,MetalsandMaterialsSociety,St.Louis,MO,Unitedstates,2000,pp.183-199)为代表的日本和美国科研工作者分别通过控制合金成分大大降低了获得非晶结构的临界冷却速率,以传统的缓冷凝固技术研制出一系列具有很强非晶形成能力的合金体系,如Inoue等人(InoueA.,ZhangT.,ZhangW.,TakeuchiA.BulkNd-Fe-Alamorphousalloyswithhardmagneticproperties[J].MaterialsTransactions,JIM,1996,37(2):99-108;InoueA.,ZhangT.Thermalstabilityandglass-formingabilityofamorphousNd-Al-TM(TM=Fe,Co,NiorCu)alloys[J].MatSciEngA-Struct,1997,226-228:393-396)用铜模铸造法在室温下制备了直径为4mm的Nd60Fe30Al10圆柱非晶,其剩磁为0.122T,矫顽力达到277kA/m(3.5kOe)。文献(FanG.J.,W.,RothS.,etal.Glass-formingabilityofRE-Al-TMalloys(RE=Sm,Y;TM=Fe,Co,Cu)[J].ActaMater,2000,48(15):3823-3831)报道用铜模铸造法得到了铸态Sm60Co10Fe20Al10、Sm60Co5Fe20Al10Cu5和Sm60Co15Fe10Al10Cu5非晶基合金,但其中只有Sm60Co15Fe10Al10Cu5非晶基合金表现出铁磁性行为,其矫顽力为28kA/m,剩磁0.048T,最大磁化强度0.103T;而Sm60Co15Fe10Al10Cu5薄带非晶合金在室温下也没有磁性。CN1869274A公开了一种Sm-Al-Co系Sm基三元块体非晶合金的成分范围,其成分范围为Smx(Al50-yCo50+y)100-x(x=50~58at%,y=-10~+7at%),最佳非晶形成成分为Sm50Al25Co25,其利用铜模吸铸可获得直径为3mm的块体非晶。但是,Sm54Al23Co23、Sm52Al24Co24、Sm50Al25Co25块体非晶在室温表现为顺磁性(C.L.Lu,H.M.Liu,K.F.Wang,etal.MagneticpropertiesofSm-basedbulkmetallicglasses[J].JournalofMagnetismandMagneticMaterials,2010,322(19):2845-2850)。总之,现有技术中的Sm-Co-Al型非晶合金,包括Sm-Co-Al、Sm-Co-Fe-Al、Sm-Co-Fe-Al-Cu块体非晶均不显示硬磁性或矫顽力很小,有必要研发新型的具有高矫顽力的Sm-Co-Al型非晶基硬磁合金。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法,是一种Sm-Co-Fe-Al-B五元系列快淬合金薄带的制备方法,由此制得的Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金具有特殊的胞状组织的非晶基结构,且获得高的矫顽力,克服了现有技术中的Sm-Co-Al型非晶合金不显示硬磁性或矫顽力很小的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是:Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法,是一种Sm-Co-Fe-Al-B五元系列快淬合金薄带的制备方法,具体步骤如下:第一步,原料配制:按照元素组成式SmxCoyFezAluBv,其中元素组成成分的原子百分数为x=10~20,y=50~60,z=10~15,u=10~20,v=5~10,且x+y+z+u+v=100的成分配比,称取需要数量的纯度均为质量百分数≥99.9%的Sm、Co、Fe、Al和B进行配制,或Sm、Co、Fe、Al和含19wt%B-81wt%Fe的B-Fe合金进行配制,并且多添加按上述成分配比所称取纯Sm的5wt%~10wt%的Sm作为熔炼和甩带过程中挥发量的补偿,由此完成原料配制;第二步,制备母合金铸锭:将第一步配制好的原料用真空电弧熔炼炉或真空感应熔炼炉熔炼母合金,炉内真空度低于5×10-2Pa,使全部金属原料完全熔化,并充分混合,制得母合金铸锭;第三步,Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备:将第二步制备的母合金铸锭装入熔体快淬炉中,炉内抽真空度到低于5×10-2Pa,重新将母合金铸锭熔化,并以15m/s~50m/s的辊轮转速,将合金甩成薄带,制得具有特殊的胞状组织的Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金。上述Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法,所制得的具有特殊的胞状组织的Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金在20kOe的外磁场下,其磁化强度为26.1emu/g~86.6emu/g,剩磁为12.4emu/g~40.6emu/g,矫顽力为1034.6Oe~19613.0Oe。上述Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法,所用到的原料和设备均由公知的途径获得,操作工艺是本领域的技术人员所能掌握的。本专利技术的有益效果是:与现有技术相比,本专利技术的突出的实质性特点在于:有关研究表明,高Sm含量的Sm-Co-Al、Sm-Co-Fe-Al和Sm-Co-Fe-Al-Cu的合金成分虽然可以获得全非晶的块体合金,但其室温表现为顺磁性。本专利技术的突出的实质性特点之一是:用Fe原子取代Sm-Co相中的部分Co原子,提高了薄带的磁化强度;利用Al元素的低熔点以及与其它组元之间的负混合热,加入了Al来提高快淬薄带的非晶形成能力;B原子的原子半径很小,可以进入晶格间隙,增加原子堆积密度,使原子移动困难,快速冷却后,促进液相的原子无序组态被部分保留下来,从而在薄带中形成高含量的非晶相。本专利技术的又一个突出的实质性特点是:该系列合金具有胞状组织结构,而且胞状组织内部为非晶纳米晶复合结构,其中,Sm-(Co,M)主晶态相以纳米团簇形式存在于胞内非晶基体中,胞壁为多个硬磁、本文档来自技高网
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Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法

【技术保护点】
Sm‑Co‑Fe‑Al‑B非晶基硬磁合金的制备方法,其特征在于:是一种Sm‑Co‑Fe‑Al‑B五元系列快淬合金薄带的制备方法,具体步骤如下:第一步,原料配制:按照元素组成式SmxCoyFezAluBv,其中元素组成成分的原子百分数为x = 10~20,y = 50~60,z = 10~15,u = 10~20,v = 5~10 ,且x+y+z+u+v = 100的成分配比,称取需要数量的纯度均为质量百分数≥99.9%的Sm、Co、Fe、Al和B进行配制,或Sm、Co、Fe、Al和含19wt%B‑81wt%Fe的B‑Fe合金进行配制,并且多添加按上述成分配比所称取纯Sm的5wt%~10wt%的Sm作为熔炼和甩带过程中挥发量的补偿,由此完成原料配制;第二步,制备母合金铸锭:将第一步配制好的原料用真空电弧熔炼炉或真空感应熔炼炉熔炼母合金,炉内真空度低于5×10‑2 Pa,使全部金属原料完全熔化,并充分混合,制得母合金铸锭;第三步,Sm‑Co‑Fe‑Al‑B非晶基硬磁合金的制备:将第二步制备的母合金铸锭装入熔体快淬炉中,炉内抽真空度到低于5×10‑2 Pa,重新将母合金铸锭熔化,并以15 m/s~50 m/s的辊轮转速,将合金甩成薄带,制得具有特殊的胞状组织的Sm‑Co‑Fe‑Al‑B非晶基硬磁合金。...

【技术特征摘要】
1.Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法,其特征在于:是一种Sm-Co-Fe-Al-B五元系列快淬合金薄带的制备方法,具体步骤如下:第一步,原料配制:按照元素组成式SmxCoyFezAluBv,其中元素组成成分的原子百分数为x=10~20,y=50~60,z=10~15,u=10~20,v=5~10,且x+y+z+u+v=100的成分配比,称取需要数量的纯度均为质量百分数≥99.9%的Sm、Co、Fe、Al和B进行配制,或Sm、Co、Fe、Al和含19wt%B-81wt%Fe的B-Fe合金进行配制,并且多添加按上述成分配比所称取纯Sm的5wt%~10wt%的Sm作为熔炼和甩带过程中挥发量的补偿,由此完成原料配制;第二步,制备母合金铸锭:将第一步配制好的原料用真空电弧熔炼炉或真...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙继兵段秀丽步绍静郭凯崔春翔王美
申请(专利权)人:河北工业大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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