Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明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。
【背景技术】
[0002] 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(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)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（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)用铜模铸造法在室温下制备了直径 为4mm的Nc^Fe^li。圆柱非晶，其剩磁为0? 122T，矫顽力达到277kA/m(3. 5k0e)。文献 (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)报道用铜模铸造 法得到 了铸态 SmHjCoKjFemAli。、Sm6QCo5Fe2QAl1QCu；^P Sm 6QCo15Fe1QAl1QCu5# 晶基合金，但 其中只有31116。(：〇1；^61(^1 1。(：115非晶基合金表现出铁磁性行为，其矫顽力为281^/1]1，剩磁 0. 048T，最大磁化强度0. 103T ;而31116。(：〇1#61(^11。(：11 5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(Al5。yCo5Q+y)1Q。 X(x = 50 ~58at %，y = -10 ~+7at % )，最佳非晶形成成分为 Sm5QAl25C〇25，其利用铜模吸铸可获得直径为3mm的块体非晶。但是，Sm 54Al23C〇23、Sm52Al24C 〇24、 31%^125&325块体非晶在室温表现为顺磁性（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] 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。
【发明内容】
[0004] 本发明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。
[0005] 本发明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：
[0006] 第一步，原料配制：
[0007] 按照元素组成式SmxC〇yFe zAluBv，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彡99. 9%的Sm、Co、Fe、A1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作为恪炼和甩带过程中挥发量的补偿，由此完成原料配制；
[0008] 第二步，制备母合金铸锭：
[0009] 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 X 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；
[0010] 第三步，Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备：
[0011] 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5X10 2Pa， 重新将母合金铸锭恪化，并以15m/s~50m/s的辑轮转速，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。
[0012] 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20k0e的外磁场下，其磁化强度为26. lemu/g~ 86. 6emu/g，剩磁为 12. 4emu/g ~40. 6emu/g，矫顽力为 1034. 60e ~19613. 00e〇
[0013] 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。
[0014] 本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点在于：有关 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。本发明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A1元素的低熔点以及与 其它组元之间的负混合热，加入了 A1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。本发明的又一个突出的 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、软磁 和非磁纳米晶态相混合，通过胞内和胞壁不同磁性相之间的耦合作用和胞壁钉扎的共同作 用，使非晶基硬磁合金薄带磁体获得了优良的硬磁性能。
[0015] 与现有技术相比，本发明的显著进步在于：在Sm-Co-Al合金中复合添加了相对廉 价的Fe和B或B-Fe合金，采用真空熔炼和熔体快淬技术，获得了胞状结构的非晶基薄带， 无须进行晶化退火及固溶时效等后续热处理，因而本发明方法简化了工艺，降低了成本，有 利于大批量生产。本发明方法制得的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，且获得了高的矫顽力，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。
【附图说明】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017] 图1为实施例1之Sm15C〇55FeiQAl15B5^金薄带磁体的X射线衍射图谱。
[0018] 图2为实施例1之Sm15Co55Fe1QAl 15B5^金薄带磁体的扫描电子显微图像。
[0019] 图3为实施例1之Sm15Co55Fe1QAl 15B5合金薄带磁体的透射电子显微图像。
[0020] 图4为实施例1之Sm15Co55Fe1QAl 15B5合金薄带磁体的磁滞回线。
[0021] 图5为实施例2之511115(：〇5(^1(^1，5合金薄带磁体的父射线衍射图谱