[发明专利]一种分步掺杂提高Sm5Co19合金矫顽力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高Sm-Co永磁合金矫顽力的方法，尤其是一种通过分步掺杂元素提高Sm₅Co₁₉合金矫顽力的方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

在稀土－过渡金属合金中，Sm-Co合金体系因具有良好的内禀磁性能而成为新型高性能永磁合金的首选稀土合金体系。然而，现有的Sm-Co体系永磁合金依然不能满足航空航天领域紧迫需求的在使用温度达到450℃甚至更高仍能保持较高矫顽力水平的要求。

目前常用的提高永磁材料矫顽力的方法是掺杂元素，研究人员利用此途径在Sm₂Co₁₇系和SmCo₇系合金中有效提高了矫顽力。然而，由于不同的Sm-Co化合物的晶体结构和稳定性具有很大差异，掺杂元素的种类和处理工艺具有本质性不同。已有研究发现，在Sm₂Co₁₇系和SmCo₇系合金中用于提高矫顽力的掺杂元素的种类并不适用于其它Sm-Co合金。例如，在Sm₂Co₁₇合金中添加Co、Cu、Fe、Zr元素可制备出具有高矫顽力的Sm-Co-Cu-Fe-Zr合金，但这些元素添加到SmCo₇合金中，却不能制备得到具有较高矫顽力的SmCo₇系合金。

Sm₅Co₁₉是Sm-Co合金体系中的一个特殊相，它只在1160－1260℃之间很窄的高温条件下存在，而在室温下无法得到。由于此特殊的相稳定性，关于Sm₅Co₁₉合金的研究很有限，尤其是人们研究发现，该成分的合金铸锭在外加磁场下只具有弱磁性。至今关于利用元素掺杂的方法提高Sm₅Co₁₉合金的矫顽力的研究，国内外尚未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是针对Sm₅Co₁₉合金特殊的晶体结构、高空位率、室温亚稳性等特点，根据现有的元素掺杂方法不能有效提高Sm₅Co₁₉合金矫顽力的现状，提供一种通过分步掺杂元素提高Sm₅Co₁₉合金矫顽力的方法。

本发明提供的分步掺杂提高Sm₅Co₁₉合金矫顽力的方法是，首先将成分为Sm₅Co₁₉的合金铸锭破碎成粉末，将破碎粉末与Hf粉末按照一定摩尔配比通过球磨混合均匀，然后将球磨粉末和多壁碳纳米管(CNT)按照一定摩尔配比混合均匀，最后利用放电等离子烧结方法将混合粉末烧结成型，获得Sm₅Co₁₉为基体的Sm-Co-Hf-CNT系块体材料，该合金块体材料具有高的矫顽力。

本发明提供的分步掺杂提高Sm₅Co₁₉合金矫顽力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将成分为Sm₅Co₁₉的合金铸锭破碎成100微米以下的粉末，将破碎粉末与Hf粉末按照摩尔配比1:x（x=0.3－0.6）混合，将混合后的粉末按照球料质量比40－50:1装入球磨罐中，球磨时间为25－40小时；

（2）在惰性气体保护下，将步骤（1）所得球磨粉末与多壁碳纳米管(CNT)混合均匀，其中按照Sm₅Co₁₉与多壁碳纳米管(CNT)摩尔配比为1:y（y=0.2－0.4）；

（3）将步骤（2）中的混合粉末装入模具，利用放电等离子烧结方法进行烧结，工艺参数为：首先对模具中的混合粉末施加压力300-500MPa，加压后进行加热，升温速率为50－100℃/min，升温至400-550℃后不保温而立即冷却，冷却到室温，得到Sm₅Co₁₉Hf_xCNT_y（x=0.3－0.6，y=0.2－0.4）合金块体材料。