Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明的技術方案涉及含稀土金屬和磁性過渡金屬的磁性材料，具體地說是 Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制備方法。
【背景技術】
[0002] 非晶態是指物質內部結構中原子呈長程無序排列的一種狀態。20世紀80 年代末以來，以 Inoue(Inoue A.，Zhang T.，Zhang W.，Takeuchi A. Bulk Nd-Fe-Al amorphous alloys with hard magnetic properties[J]. Materials Transaction s，JIM, 1996,37(2):99_108)和 Johnson(Johnson W.L.，Physics and metallurgy of bulk glass forming alloys, in:The Science Of Alloys For The 21st Century:A Hume-Rothery Symposium Celebration,October 18,2000-0ctober 20, 2000, Minerals, Metals and Materials Society, St. Louis,M0,United states, 2000, pp. 183-199)為代表的日本和美國科研工作者分別通過控制合金成分大 大降低了獲得非晶結構的臨界冷卻速率，以傳統的緩冷凝固技術研制出一系列具有很 強非晶形成能力的合金體系，如Inoue等人（Inoue A.，Zhang T.，Zhang W.，Takeuchi A.Bulk Nd-Fe-Al amorphous alloys with hard magnetic properties[J]. Materials Transactions, JIM, 1996,37(2):99-108 ;Inoue A.,Zhang T.Thermal stability and glass-forming ability of amorphous Nd-A1_TM(TM = Fe, Co, Ni or Cu)alloys[J]. Mat Sci Eng A-Struct, 1997, 226-228:393-396)用銅模鑄造法在室溫下制備了直徑 為4mm的Nc^Fe^li。圓柱非晶，其剩磁為0? 122T，矯頑力達到277kA/m(3. 5k0e)。文獻 (Fan G. J. ,Loserff. , Roth S. , et al.Glass-forming ability of RE-A1-TM alloys(RE =Sm, Y ;TM = Fe, Co, Cu) [J] ? Acta Mater, 2000, 48 (15) : 3823-3831)報道用銅模鑄造 法得到 了鑄態 SmHjCoKjFemAli。、Sm6QCo5Fe2QAl1QCu；^P Sm 6QCo15Fe1QAl1QCu5# 晶基合金，但 其中只有31116。(：〇1；^61(^1 1。(：115非晶基合金表現出鐵磁性行為，其矯頑力為281^/1]1，剩磁 0. 048T，最大磁化強度0. 103T ;而31116。(：〇1#61(^11。(：11 5薄帶非晶合金在室溫下也沒有磁 性。CN1869274A公開了一種Sm-Al-Co系Sm基三元塊體非晶合金的成分范圍，其成分范 圍為 Smx(Al5。yCo5Q+y)1Q。 X(x = 50 ~58at %，y = -10 ~+7at % )，最佳非晶形成成分為 Sm5QAl25C〇25，其利用銅模吸鑄可獲得直徑為3mm的塊體非晶。但是，Sm 54Al23C〇23、Sm52Al24C 〇24、 31%^125&325塊體非晶在室溫表現為順磁性（C. L. Lu, H. M. Liu, K. F. Wang, et al. Magnetic properties of Sm-based bulk metallic glasses[J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2010, 322(19):2845-2850)〇
[0003] 總之，現有技術中的Sm-Co-Al型非晶合金，包括Sm-Co-Al、Sm-Co-Fe-Al、 Sm-Co-Fe-Al-Cu塊體非晶均不顯示硬磁性或矯頑力很小，有必要研發新型的具有高矯頑力 的Sm-Co-Al型非晶基硬磁合金。

【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是：提供Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制備方 法，是一種Sm-Co-Fe-Al-B五元系列快淬合金薄帶的制備方法，由此制得的Sm-Co-Fe-Al-B 非晶基硬磁合金具有特殊的胞狀組織的非晶基結構，且獲得高的矯頑力，克服了現有技術 中的Sm-Co-Al型非晶合金不顯示硬磁性或矯頑力很小的缺陷。
[0005] 本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的 制備方法，是一種Sm-Co-Fe-Al-B五元系列快淬合金薄帶的制備方法，具體步驟如下：
[0006] 第一步，原料配制：
[0007] 按照元素組成式SmxC〇yFe zAluBv，其中元素組成成分的原子百分數為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， 稱取需要數量的純度均為質量百分數彡99. 9%的Sm、Co、Fe、A1和B進行配制，或Sm、Co、 Fe、Al和含19wt% B_81wt%Fe的B_Fe合金進行配制，并且多添加按上述成分配比所稱取 純Sm的5wt%~10wt%的Sm作為恪煉和甩帶過程中揮發量的補償，由此完成原料配制；
[0008] 第二步，制備母合金鑄錠：
[0009] 將第一步配制好的原料用真空電弧熔煉爐或真空感應熔煉爐熔煉母合金，爐內真 空度低于5 X 10 2Pa，使全部金屬原料完全熔化，并充分混合，制得母合金鑄錠；
[0010] 第三步，Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制備：
[0011] 將第二步制備的母合金鑄錠裝入熔體快淬爐中，爐內抽真空度到低于5X10 2Pa， 重新將母合金鑄錠恪化，并以15m/s~50m/s的輯輪轉速，將合金甩成薄帶，制得具有特殊 的胞狀組織的Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金。
[0012] 上述Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制備方法，所制得的具有特殊的胞狀組 織的Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金在20k0e的外磁場下，其磁化強度為26. lemu/g~ 86. 6emu/g，剩磁為 12. 4emu/g ~40. 6emu/g，矯頑力為 1034. 60e ~19613. 00e〇
[0013] 上述Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制備方法，所用到的原料和設備均由公知 的途徑獲得，操作工藝是本領域的技術人員所能掌握的。
[0014] 本發明的有益效果是：與現有技術相比，本發明的突出的實質性特點在于：有關 研究表明，高Sm含量的Sm-C〇-Al、Sm-C〇-Fe-Al和Sm-Co-Fe-Al-Cu的合金成分雖然可以獲 得全非晶的塊體合金，但其室溫表現為順磁性。本發明的突出的實質性特點之一是：用Fe 原子取代Sm-Co相中的部分Co原子，提高了薄帶的磁化強度；利用A1元素的低熔點以及與 其它組元之間的負混合熱，加入了 A1來提高快淬薄帶的非晶形成能力；B原子的原子半徑 很小，可以進入晶格間隙，增加原子堆積密度，使原子移動困難，快速冷卻后，促進液相的原 子無序組態被部分保留下來，從而在薄帶中形成高含量的非晶相。本發明的又一個突出的 實質性特點是：該系列合金具有胞狀組織結構，而且胞狀組織內部為非晶納米晶復合結構， 其中，Sm-(Co，M)主晶態相以納米團簇形式存在于胞內非晶基體中，胞壁為多個硬磁、軟磁 和非磁納米晶態相混合，通過胞內和胞壁不同磁性相之間的耦合作用和胞壁釘扎的共同作 用，使非晶基硬磁合金薄帶磁體獲得了優良的硬磁性能。
[0015] 與現有技術相比，本發明的顯著進步在于：在Sm-Co-Al合金中復合添加了相對廉 價的Fe和B或B-Fe合金，采用真空熔煉和熔體快淬技術，獲得了胞狀結構的非晶基薄帶， 無須進行晶化退火及固溶時效等后續熱處理，因而本發明方法簡化了工藝，降低了成本，有 利于大批量生產。本發明方法制得的Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金具有特殊的胞狀組織 的非晶基結構，且獲得了高的矯頑力，克服了現有技術中的Sm-Co-Al型非晶合金不顯示硬 磁性或矯頑力很小的缺陷。
【附圖說明】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0017] 圖1為實施例1之Sm15C〇55FeiQAl15B5^金薄帶磁體的X射線衍射圖譜。
[0018] 圖2為實施例1之Sm15Co55Fe1QAl 15B5^金薄帶磁體的掃描電子顯微圖像。
[0019] 圖3為實施例1之Sm15Co55Fe1QAl 15B5合金薄帶磁體的透射電子顯微圖像。
[0020] 圖4為實施例1之Sm15Co55Fe1QAl 15B5合金薄帶磁體的磁滯回線。
[0021] 圖5為實施例2之511115(：〇5(^1(^1，5合金薄帶磁體的父射線衍射圖譜