高建霞[1]2004年在《Sm_2Fe_（17-x）Nb_xN_y磁粉的制备工艺及磁性能的研究》文中提出Sm_2Fe_(17)N_x是一种具有优异内禀磁性能的稀土金属间化合物，它的出现使永磁材料进入了一个新的时代。但其对制备工艺参数相当敏感，不易稳定的制取高性能的Sm_2Fe_(17)N_x。本课题从Sm-Fe合金的制备工艺入手，加入过渡族元素Nb，有效地控制工艺参数，以获得磁性能最佳的Sm-Fe-N型永磁体。 首先通过HDDR(氢化—歧化—脱氢—重组)工艺制备Sm_2Fe_(17-x)Nb_xN_y合金(x=0.5，1，2，3)。然后通过扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪以及振动样品磁强计等分析手段对它的微结构和磁性能进行检测，通过比较分析研究。 本文重点研究了添加过渡族Nb元素对Sm-Fe合金相组成和微结构的影响，实验研究发现：添加微量的Nb元素可以有效的改善Sm-Fe合金铸态组织的显微结构。当Nb的原子比为1时的铸态组织基本为均匀的接近单相的Sm_2Fe_(17)组织，已接近于退火后的组织，从而可以避免冗长的均匀化退火化过程而直接用于制造永磁体，极大的降低了生产成本，并能有效的提高磁性能的稳定性。还对Nb的具体作用机理进行了初步探讨。 对经过HDDR处理后的Sm_2Fe_(17-x)Nb_x合金采取不同的工艺进行氮化处理。分别对其氮化2小时，6小时，9小时和12小时。通过对得到的磁粉磁性能的比较得出最佳处理工艺，以避免氮化过程中软磁相的产生和Sm_2Fe_(17-x)Nb_xN_y的分解。通过对不同成份配比，不同氮化工艺下得到磁粉的磁性能进行对比，得出了一些重要结论。
叶金文[2]2007年在《HDDR法制备Sm_2（Fe，M）_（17）N_x中的结构演变及其对磁性能影响》文中提出Sm_2Fe_(17)N_x型化合物自问世以来，因其具有居里温度、磁晶各向异性场高，热稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性能好，磁性能与Nd_2Fe_(14)B系稀土永磁相当等优点，而成为下一代稀土永磁材料最具有实力的竞争者，是近年来研究和开发的热点。本文采用氢化—歧化—脱氢—再化合(HDDR)的方法制备出了各向同性的Sm_2Fe_(17)N_x稀土永磁材料，并通过XRD、SEM、EDX、TEM、HRTEM、Rietveled、DTA／TG，VSM等分析方法系统地研究了SmFe合金在凝固、热处理、HDDR和氮化过程中微观结构和相组成演变的规律及其对Sm_2Fe_(17)N_x永磁性能的影响规律与机理，取得了以下创新性成果及新进展：(1)比较系统地研究了Sm-Fe合金凝固和热处理过程中微观结构和相组成的演变规律及机理，开发了以Sm-Fe合金熔炼中的滞后加钐技术以及提高Sm-Fe熔体凝固速度的薄板铸锭工艺为核心的单一Sm_2Fe_(17)合金制备新技术，解决了国内外工业生产Sm_2Fe_(17)相合金中存在的稀土钐容易挥发，难以获得成分均匀、相组成单一的Sm_2Fe_(17)母合金的共性难题，为工业化生产打下良好基础；(2)系统研究了Sm-Fe合金氢化-歧化-脱氢-再化合(HDDR)过程中微观结构、相组成的演变规律和晶粒细化机理，研究表明：Sm_2Fe_(17)合金约200℃时就大量吸氢生成Sm_2Fe_(17)H_x相，同时伴随着大量的微观裂纹，约350℃时吸氢逐渐完成，当温度高于500℃时，合金再次吸氢，在相同条件下裂纹附近的合金优先歧化，600℃歧化后的SmFe合金最终以纳米晶SmHx相和纳米晶α-Fe相交替出现的双相的层状结构出现，750℃时这种交替的片状结构会发生“瑞利失稳”现象向各向同性的球状结构转变，随着温度的继续升高合金的晶粒发生长大；Sm-Fe合金的脱氢—再化合过程是通过同时升高温度和降低氢气压力来实现的，是一个近程扩散和相变、晶界形核的过程，700℃合金的再化合过程开始，其过程是由SmH_x解析的高活性的Sm原子与基体相α-Fe原子之间互扩散，在SmHx和α-Fe相晶界形核，同时因扩散的不均匀性，合金中会伴随着少量富钐相的出现，随着保温时间的延长其经历着SmFe_2相到SmFe_3的变化，再化合形成的新相并非是Th_2Zn_(17)结构的Sm_2Fe_(17)，而是TbCu_7结构的Sm_(10)Fe_(90)亚稳相，750℃保温15分钟后亚稳定相Sm_(10)Fe_(90)开始向稳定相Sm_2Fe_(17)转变，保温30分钟后除Sm的氧化相外，其它杂相几乎消失，再化合转变完成，保温1h后绝大部分的亚稳定相Sm_(10)Fe_(90)转变为稳定的Sm_2Fe_(17)相，合金晶粒大小约150nm左右；随着温度升高到800℃，亚稳定相Sm_(10)Fe_(90)向稳定的Sm_2Fe_(17)相转变更趋完全，但由于Sm的挥发和氧化加剧，杂相的含量会略有增加，合金晶粒长大；在HDDR过程中，H对合金晶粒细化起着重要作用，一方面通过与Sm-Fe合金的歧化反应大幅降低合金的晶粒大小，改变合金微观形貌(相界面)，为再化合过程中Sm原子和Fe原子相互扩散形成Sm_2Fe_(17)相提供更多的形核位置，提高Sm_2Fe_(17)相形核率I，细化其晶粒，另一方面利用降低氢压来提高再化合的形核率而不改变晶粒长大速度，抑制了晶粒的长大，使得Sm-Fe合金晶粒大小从初始母合金的数百微米降低到一百纳米左右；(3)率先将神经网络技术应用到SmFeN稀土永磁材料的制备中，采用神经网络技术建立了氢化-歧化温度、时间，脱氢-再化合温度、时间对SmFeN稀土永磁材料磁性能影响的连续的数学模型和磁性能和工艺预测模型，优化出HDDR的工艺条件，并通过了实验的验证。(4)系统研究了HDDR工艺后SmFe合金的氮化过程、氮化机理、分解机理以及N原子在Sm_2Fe_(17)合金晶胞中的原子占位、占位率等情况，研究表明：HDDR工艺后Sm-Fe合金在287.6℃时开始吸氮，342℃后合金快速氮化，之后急剧放热，重量急剧增加，450℃到530℃是N在合金中扩散过程，氮的进入并不改变合金的结构，随着氮化温度的升高，合金的晶格常数、单胞体积增大，氮含量不断增加，490℃时达到峰值，虽然在氮化过程中伴随着分解反应的发生，但由于分解反应涉及到原子的迁移，在低于490℃范围内合金氮化占主导地位，温度高于510℃分解加剧，引起合金中氮解析，导致氮含量降低，非磁性或软磁性相增多，氮化后合金的磁性能随温度的升高先增大后减小，在490℃达到最大值；粒度对SmFe合金的氮化过程有重要的影响，未经球磨的SmFe合金的颗粒粗大，在相同工艺条件下合金中氮含量最低，磁性能也最低，球磨10分钟后合金颗粒大多分布在10um范围内，氮化后合金中氮含量最高，各项磁性能指标达到峰值，随后随着球磨时间的延长，合金粉末的粒度变细，氧化含量增加，在相同工艺条件下分解严重，杂相含量增多，磁性能降低；随着氮气的压力的增加，氮原子的活度提高，利于SmFe合金的氮化，同时增加氮气的分压，能有效的抑制分解反应的进行，但受设备的限制，通常采用0.3Mpa氮气压力是较为适宜；经过HDDR过程的合金其表面得以净化和活化了，同时伴随着大量的微观裂纹，增加了合金表面积，大大降低了SmFe合金氮化激活能，氮化过程中，表面和缺陷区域优先吸氮，之后由合金表面向颗粒芯部扩散，并且优先占据Sm_2Fe_(17)合金的9e晶位，4h后N在Sm_2Fe_(17)合金的9e晶位占位率达到99％，合金中氮含量达到了很高的水平，同时合金中主相的含量达到了97.9％wt，成功制备出了N含量高、分布均匀，相组成单一Sm_2Fe_(17)Nx稀土永磁粉末，同2.5％wt的粘结剂混合制备出了剩磁Br=0.67T，内禀矫顽力Hcj=1415kA／m，最大磁能积(BH) max=73.7kJ／m~3的Sm_2Fe_(17)Nx粘结稀土永磁体，在此基础成功地进行了公斤级的生产实验。(5)率先系统研究了W、Nb等微量合金元素的添加SmFe合金铸锭以及HDDR、氮化过程中相组成、微观结构和磁性能的影响规律，揭示合金化元素的作用机理，在上述基础上，通过成分和工艺的优化成功制各出了短时均匀化热处理或无须热处理的微观结构良好相组成单一的2∶17相母合金，在磁性能降低不多的情况极大的改善了加工性能，降低了生产成本。
参考文献：
[1]. Sm_2Fe_（17-x）Nb_xN_y磁粉的制备工艺及磁性能的研究[D]. 高建霞. 河北工业大学. 2004
[2]. HDDR法制备Sm_2（Fe，M）_（17）N_x中的结构演变及其对磁性能影响[D]. 叶金文. 四川大学. 2007
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