Sm-Co二元合金非晶块体材料的制备和表征.pdfVIP

第37卷 增刊4 稀有金属材料与工程 V01．37，SupplA 2008年 10月 RAREMETALMATERIAI．SANDENGINEERING October2008 Sm．Co二元合金非晶块体材料的制备与表征 闰相全，宋晓艳，李尔东，王 甲，张久兴 (北京-r、Il,大学教育部新型功能材料重点实验室，北京100022) 摘要：稀土一过渡金属二元系合金稳定的非晶块体材料的制备一直是非晶材料研究领域的挑战性难题。本研究组以 Sm．Co二元合金体系为例，探索出了一条制备稀土一过渡金属二元合金非晶块体材料的创新途径。采用真空感应熔炼 制备Sm．Co合金铸锭、高能球磨制取合金非晶态粉末、高压放电等离子烧结致密化的工艺路线，制备获得了稳定的 Sm．Co二元合金非晶块体。对块体材料进行XRD、DSC、TEM等表征和分析，研究了二元非晶合金块体的结构和制备 工艺的关系。 关键词：块体非晶；Sm．Co合金；高能球磨；放电等离子烧结 中图法分类号：TGl4；TGl39+．8文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2008)$4-730-03 由于块体非晶材料具有高硬度、高强度并可实现 块体材料的过程，并对材料的结构、显微组织和热稳 超塑性变形等优异的力学性能以及高耐蚀性等优良的 定性进行表征和分析。 化学性能，可以作为重要的结构材料而备受重视【l卅。 1 实验 尤其是，近年来人们对非晶磁性材料的探索研究进一 步促进了非晶块体材料的开发和应用。 母材合金成分为SmC02。实验所用Sm原料的纯 度为99．99％，Co原料的纯度为99．9％。在氩气气氛 自从1974年发现Fe基非晶态合金具有非常好的 软磁性能以来【5_7】，人们对软磁非晶合金材料进行了大 保护下，将Sm和Co在真空感应熔炼炉内反复熔炼、 量的研究。其中，Co基非晶合金软磁材料是迄今发现 精炼，制备出SmC02合金铸锭。 的最优异的软磁材料之一，具有高的磁导率、低的矫 将SmC02合金铸锭破碎为100—200pm的颗粒。 顽力和磁损耗，可以制作电子变压器、磁头等。因此， 在充有氩气保护气氛的手套箱中，将破碎后的粉末装 探索开发Co基非晶合金引起了国际上材料和物理领 到球磨罐中，以球料比为16：l配放磨球，密封后从手 域科研工作者的极大兴趣。目前文献报道的Co基非 套箱中取出。将球磨罐装入高能球磨机进行球磨，转 晶合金绝大多数是三元及三元以上合金体系，二元体 速为500r／rain。对不同球磨时间的粉末进行XRD测 系的Co基非晶合金鲜见报道。 试分析，研究粉末的结构状态随球磨时间的变化规律， 早期非晶态材料的制备一般首先采用快速凝固法 获得球磨制各非晶粉末的最佳时间。对制备的非晶粉 成型。20世纪90年代初发现了具有极低临界冷却速率末进行DSC测试，确定非晶粉末的玻璃转变温度和热 的合金系列，可以直接从液相获得块体非晶固体。目 稳定性。 前，块体非晶合金的制备方法基本可划分为直接凝固 在充有氩气保护气氛的手套箱中，将球磨制备的 法和粉末固结成形法两大类。粉末固结成型法所用的 SmC02非晶粉末装入内径咖20的硬质合金模具中，然 非晶粉末可以有多种技术制备，如熔体纺丝、气体雾 后放入放电等离子烧结炉中，抽真空，进行粉末固结 化、机械合金化等is--10】。 成型烧结。烧结压力为600MPa，烧结温度为330℃， 本文提出一种制备Sm—Co二元合金非晶块体材升温速度为100C／min。烧结的块体非晶合金外形为 料的创新工艺路线。首先利用高能球磨母材合金原料 圆柱状，直径为20-40mm，厚度为5～8mm。利用