憑借出色的高溫磁性能和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,Sm2Co17基燒結(jié)磁體依舊是高溫永磁應用的首要選擇,其在高速電機、電子通信及航空航天等應用中發(fā)揮著不可替代的作用。高磁能積磁體是實現(xiàn)器件小型化和高效化的重要基礎(chǔ),而研制高磁能積釤鈷磁體是自Sm2Co17基磁體問世起便確立的目標。
Sm2Co17基磁體由Sm、Co、Fe、Cu和Zr元素組成,不同元素及其含量對于磁體磁性能具有不同影響。Sm2Co17基磁體顯微結(jié)構(gòu)是一種胞狀組織結(jié)構(gòu),由2:17R胞、1:5H胞壁和貫穿其中的平行的富Zr相薄層組成。2:17胞為長軸沿易磁化軸c軸的長菱形,內(nèi)為三方晶系富Fe的Th2Zn17型菱方Sm2(Co, Fe)17主相。主相使磁體具有高飽和磁化強度,從而決定磁體具有高剩磁值。1:5相的薄層是六方晶系富Cu的六角CaCu5型Sm(Co, Cu)5胞壁相,其通過釘扎疇壁使磁體具有高內(nèi)稟矯頑力。富Zr片層相為Cu進入胞壁相提供擴散通道,有利于擴大胞狀相和胞壁相的疇壁能密度差異,從而提高磁體內(nèi)稟矯頑力。
除胞狀結(jié)構(gòu)尺寸外,胞壁相的數(shù)量、厚度及成分均會影響磁體的綜合磁性能。由于永磁材料的理論最大磁能積正比于飽和磁化強度的平方,提高最大磁能積的首要條件是提高磁體的飽和磁化強度。另一方面,最大磁能積為結(jié)構(gòu)敏感參數(shù),需要通過成分優(yōu)化并配合相應的熱處理工藝對磁體胞狀結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。Fe的主要功能是提升磁體的飽和磁化強度和剩磁。Sm2Co17相飽和磁極化強度約為12kGs,隨著Fe含量的增加,Sm2(Co0.8Fe0.2)17和Sm2(Co0.7Fe0.3)17的飽和磁極化強度分別可達到13.5kGs和16.3kGs,但Fe含量超過25wt%時,胞狀組織會發(fā)生異常增大,不利于胞狀結(jié)構(gòu)的均勻性并導致磁體矯頑力和退磁曲線方形的急劇惡化。