第5期 田建军等：氧对Sm(Co,Fe,C,Zr):永磁体性能和显微组织的影响 .481. 响的原因，首先对永磁体的微观结构和磁性能形成 2400上 机理进行分析，Sm(Co,Fe,Cu,Zr):永磁体的显 2000 微组织呈现胞状，如图4所示（试样X0的显微形 1600 差1200 貌)，胞内是Th2Zn17结构的2：17相，它是磁体高饱 和磁化强度的主要来源；胞壁是富Cu的1：5相， 800 400 其结构为CaCu5,1:5相对磁畴的钉扎作用形成了永 0 Fe 磁体的矫顽力[-].这种胞状组织在时效处理过程 0 3.554 7,108 10.661 E/keV 中形成，随着时效的进行，磁体中逐渐析出1：5相， 形成这种胞状的显微组织，这个过程也是矫顽力显 图3在图2中白色物相的EDS能谱 Fig-3 EDS spectrum of white phase in Fig-2 著增加的过程，矫顽力的大小主要取决于1：5胞壁 相对磁畴钉扎作用的强弱， 3 讨论 通过实验结果分析知道，氧在Sm(Co,Fe,Cu, Zr):永磁体中的行为主要体现在Sm元素的氧化 解释氧对Sm(Co,Fe,Cu,Zr):永磁体性能影 按Sm203分子式计算，每增加1%的氧就消耗 图4试样X0的TEM照片(a)和衍射光斑(b) Fig.4 TEM micrograph (a)and diffraction pattern(b)of sample X0 6.27%的Sm·研究认为[1，Sm含量直接影响永 式中，A为正向畴的体积分数，cos0为取向因子，3 磁体中各相的比率，Sm含量的降低会减少1：5胞 为非磁性相的体积分数，D为相对密度，为磁导 壁相，减弱了1：5相对磁畴的钉扎作用，矫顽力H。 率，M,为饱和磁化强度，因此，随着氧含量的增加， 下降；但是适当降低Sm含量，胞状组织的尺寸变 非磁性相Sm2O3增多，B值升高，B.和(BH)mx开 大，磁畴波动的阻力增加，H。又会升高，因此，Sm 始下降，在氧含量不高时，虽然B,有所降低，但是 含量对H具有两种相反的作用，也是造成随着氧 对于胞状组织的影响不明显，而且H。比较高，所以 含量增加H出现不同变化趋势的原因，在氧含量 (BH)mx变化并不大；氧含量继续升高，非磁性相的 不高时，由于上述两种作用H对氧的变化并不敏 体积含量明显增加，B,和(BH)m开始显著下降. 感；当氧含量大于0.32%后，随着氧含量的增加有 因此，非磁性相Smz03的增多和有效Sm含量 效Sm的含量明显减少，1：5相显著下降，此时胞状 组织也由于变得粗大被逐渐破坏，因此矫顽力下降 的减少是影响Sm(Co,Fe,Cu,Zr):永磁体磁性能 十分显著；氧含量继续增加到一定量时(>0.7%)， 的主要原因 组织严重恶化，矫顽力基本消失， 4结论 随着氧含量增加，剩磁B和最大磁能积 (BH)ma逐渐下降，这是因为B.和(BH)mx主要由 (l)Sm(Co,Fe,Cu,Zr):合金粉末在空气中 下式决定[12] 短时期的氧化不明显；在水中时氧化非常明显， B:=A cos 0(1-B)Duo Ms (1) 60min后，烧结磁体的氧含量达到0.4%以上， (BH)A cos(Du (2)氧对磁性能的影响大致分为三个阶段：氧 (2) 含量不高时(0.22%~0.32%)，对磁性能的影响不图3 在图2中白色物相的 EDS 能谱 Fig．3 EDS spectrum of white phase in Fig．2 3 讨论 解释氧对 Sm（Co‚Fe‚Cu‚Zr）z 永磁体性能影 响的原因‚首先对永磁体的微观结构和磁性能形成 机理进行分析．Sm（Co‚Fe‚Cu‚Zr）z 永磁体的显 微组织呈现胞状‚如图4所示（试样 X0的显微形 貌）．胞内是 Th2Zn17结构的2∶17相‚它是磁体高饱 和磁化强度的主要来源［7］；胞壁是富 Cu 的1∶5相‚ 其结构为CaCu5‚1∶5相对磁畴的钉扎作用形成了永 磁体的矫顽力［7—8］．这种胞状组织在时效处理过程 中形成‚随着时效的进行‚磁体中逐渐析出1∶5相‚ 形成这种胞状的显微组织‚这个过程也是矫顽力显 著增加的过程‚矫顽力的大小主要取决于1∶5胞壁 相对磁畴钉扎作用的强弱． 通过实验结果分析知道‚氧在 Sm（Co‚Fe‚Cu‚ Zr）z 永磁体中的行为主要体现在 Sm 元素的氧化． 按 Sm2O3分 子 式 计 算 ‚每 增 加1％ 的 氧 就 消 耗 图4 试样 X0的 TEM 照片（a）和衍射光斑（b） Fig．4 TEM micrograph （a） and diffraction pattern （b） of sample X0 6∙27％的 Sm．研究认为［8—11］‚Sm 含量直接影响永 磁体中各相的比率‚Sm 含量的降低会减少1∶5胞 壁相‚减弱了1∶5相对磁畴的钉扎作用‚矫顽力 Hcj 下降；但是适当降低 Sm 含量‚胞状组织的尺寸变 大‚磁畴波动的阻力增加‚Hcj又会升高．因此‚Sm 含量对 Hcj具有两种相反的作用‚也是造成随着氧 含量增加 Hcj出现不同变化趋势的原因．在氧含量 不高时‚由于上述两种作用 Hcj对氧的变化并不敏 感；当氧含量大于0∙32％后‚随着氧含量的增加有 效 Sm 的含量明显减少‚1∶5相显著下降‚此时胞状 组织也由于变得粗大被逐渐破坏‚因此矫顽力下降 十分显著；氧含量继续增加到一定量时（＞0∙7％）‚ 组织严重恶化‚矫顽力基本消失． 随着 氧 含 量 增 加‚剩 磁 Br 和 最 大 磁 能 积 （BH）max逐渐下降‚这是因为 Br 和（ BH）max主要由 下式决定［12］： Br＝ A cosθ（1—β） Du0Ms （1） （BH）max＝ 1 4 A 2cosθ2（1—β） 2D 2u 2 0M 2 s （2） 式中‚A 为正向畴的体积分数‚cosθ为取向因子‚β 为非磁性相的体积分数‚D 为相对密度‚μ0 为磁导 率‚Ms 为饱和磁化强度．因此‚随着氧含量的增加‚ 非磁性相 Sm2O3 增多‚β值升高‚Br 和（ BH）max 开 始下降‚在氧含量不高时‚虽然 Br 有所降低‚但是 对于胞状组织的影响不明显‚而且 Hcj比较高‚所以 （BH）max变化并不大；氧含量继续升高‚非磁性相的 体积含量明显增加‚Br 和（BH）max开始显著下降． 因此‚非磁性相 Sm2O3 的增多和有效 Sm 含量 的减少是影响 Sm（Co‚Fe‚Cu‚Zr）z 永磁体磁性能 的主要原因． 4 结论 （1） Sm（Co‚Fe‚Cu‚Zr）z 合金粉末在空气中 短时期的氧化不明显；在水中时氧化非常明显‚ 60min后‚烧结磁体的氧含量达到0∙4％以上． （2） 氧对磁性能的影响大致分为三个阶段：氧 含量不高时（0∙22％～0∙32％）‚对磁性能的影响不 第5期 田建军等： 氧对 Sm（Co‚Fe‚Cu‚Zr）z 永磁体性能和显微组织的影响 ·481·