專利名稱：用于航空發(fā)動機的抗氧化SmCo_X-Y(Si_aGe_bSn_c)_Y高溫永磁材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用作航空發(fā)動機的1:7型釤鈷永磁材料，更特別地說，是指一種用于加工航空發(fā)動機永磁型磁力軸承的抗氧化SmCox_Y(SiaGebSnc)γ高溫永磁材料及其制備方法。
背景技術：
航空發(fā)動機的特點是體積小、功率大、各部件的工作條件嚴酷，特別是轉動件在不同的溫度、載荷、環(huán)境介質(空氣，燃氣)下工作，大多須用比強度高、耐熱性好和抗腐蝕能力強的材料制造。永磁材料是一種重要的功能材料，它能提供持續(xù)的磁場，具有能量與信息轉換的功能，是加工磁力軸承的主要材料。1:7型釤鈷永磁材料(TbCu7)可以認為是CaCu5結構的衍生結構，兩種結構具有相同的空間群(Ρ6/_)，在稀土永磁合金中CaCu5結構是最基本的。對于Sm-Co系合金，SmCo7 結構可以由SmCo5結構推導得出。當SmCo5結構中的2/9的Ia晶位被Co-Co原子啞鈴對取代，且這種取代是無序時就得到了 SmCo7化合物結構。綜觀目前現(xiàn)有的永磁材料的磁性能和溫度特性可知，雖然AlNiCo永磁材料的使用溫度可達520°C，但是在該溫度下磁體的磁性能很低，因此不能用于制造小而輕的元器件。另一方面，具有室溫最高磁能積的NdFeB燒結永磁材料，由于居里溫度低，隨著使用溫度的升高NdFeB磁體的性能下降很快，其最高使用溫度僅為100°C，即使通過成分調整和工藝的改進，其最高使用溫度也不超過250°C。由于TbCu7結構的SmCo7合金是高溫亞穩(wěn)相，在較高溫度時就將分解為SmCo5和Sm2Co17兩相，平衡凝固過程中無法將該相保存到室溫；與此同時，當SmCo合金應用到高溫500°C時，Sm元素會在合金內部氧化形成Sm2O3，導致合金的微觀結構發(fā)生改變，致使樣品的磁性能呈現(xiàn)逐漸衰減趨勢。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有1:7型釤鈷永磁材料在高溫下的氧化衰減，本發(fā)明通過向SmCo7合金中摻雜Si、Ge和Sn元素，通過適當?shù)卣{整Si、Ge和Sn三種元素的比例，達到同時穩(wěn)定 TbCu7結構和提高磁體在高溫抗氧化能力的目的。其中，摻雜Si元素可以促進TbCu7相的形成并且提高材料的高溫抗氧化性，摻雜Ge元素可以抑制燒結過程中晶粒的長大，摻雜Sn元素可以降低燒結溫度，提高燒結效率，同時增強材料的力學性能。本發(fā)明的具有TbCu7結構的抗氧化釤鈷高溫永磁材料在高溫500°C氧化500h后的單位面積質量增重不超過0. 64mg/ cm2,具有良好的高溫抗氧化性。本發(fā)明是一種用于航空發(fā)動機的抗氧化SmCcvJSLGqSrOY高溫永磁材料，其中X 的原子個數(shù)為5. O 8. 5，Y的原子個數(shù)為0. 01 1. 90，a+b+c =l,a的原子數(shù)為0. 20 0. 98，b的原子數(shù)為0. 01 0. 70，c的原子數(shù)為0. 01 0. 10。
本發(fā)明制備用于航空發(fā)動機的抗氧化SmCox_Y(SiaGqSrOγ高溫永磁材料包括有下列步驟步驟一四元合金制備稱取Sm、Co、Si和Ge配置成目標成分；將目標成分置于真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內；調節(jié)真空室的真空度2Χ10_3!^ 5X10_3Pa，然后充高純氬氣使真空室的真空度至 0. IX IO5Pa 0.8 X IO5Pa;經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第一合金錠；翻轉第一合金錠，經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第二合金錠；翻轉第二合金錠，經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第三合金錠；隨爐冷卻，取出， 制得SmCoSiGe四元合金鑄錠；步驟二 SmCoSiGe非晶結構粉體制備在充有高純氬氣的手套箱中，將步驟一制得的SmCoSiGe四元合金鑄錠用鐵研缽搗碎后過篩，得到顆粒尺寸< 80 μ m的初破碎粉，然后將初破碎粉放入球磨機的球磨罐中， 在高純氬氣保護下球磨10 SOmin后，得到SmCoSiGe非晶結構粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需5 IOg的IOmm軸承鋼球和5 IOg的5mm軸承鋼球。步驟三Sn細粉體制備將300 μ m的Sn粉體放入到球磨機的球磨罐中，在高純氬氣保護下球磨50 240min后，得到Sn細粉體； 在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需10 20g的IOmm軸承鋼球和10 20g的5mm軸承鋼球。步驟四混煉粉體制備依據(jù)SmCox_Y (SiaGebSnc) γ高溫永磁材料的目標成分，將SmCoSiGe非晶粉體和Sn細粉體混合均勻后得到混煉粉體；所述SmCox_Y(SiaGebSnc) Y高溫永磁材料中X的原子個數(shù)為5. 0 8. 5，Y的原子個數(shù)為0. 01 1. 90，a+b+c =l,a的原子數(shù)為0. 20 0. 98，b的原子數(shù)為0. 01 0. 70，c 的原子數(shù)為0.01 0. 10。步驟五抗氧化永磁體制備將混煉粉體置于等離子燒結爐的高溫合金模具中，調節(jié)燒結工藝，燒結完成后得到具有HdCu7結構的抗氧化SmCox_Y (SiaGebSne) γ高溫永磁塊體；燒結工藝為升溫速率30 50°C /min，燒結溫度600 700°C，壓力200 500MPa，燒結時間1 lOmin。本發(fā)明抗氧化SmCox_Y(SiaGebSnc) γ高溫永磁材料的優(yōu)點在于①在現(xiàn)有1 7型釤鈷永磁材料中摻雜Si、Ge和Sn三種元素，達到同時穩(wěn)定TbCu7 結構和提高磁體在高溫抗氧化能力的目的。②在SmCoSiGe非晶結構粉體與Sn細粉體進行燒結過程中，Sn細粉體起到了液相燒結的作用。③本發(fā)明的具有TbCu7結構的抗氧化釤鈷高溫永磁材料在高溫500°C氧化500h后的單位面積質量增重不超過0. 64mg/cm2,具有良好的高溫抗氧化性。


圖1是本發(fā)明抗氧化SmCc^1(Sia98GeacilSnatll)a9高溫永磁材料的XRD圖。圖2是本發(fā)明抗氧化SmCc^1(Sia98Gi5acilSnacil)a9高溫永磁材料的磁滯回線圖。圖3是本發(fā)明抗氧化SmCo6.i (Sia98GeatllSnatll)a9高溫永磁材料在單位面積下的質
量增重圖。圖3A是氧化后SmCof^1(Sia98GeacilSnatll)a9高溫永磁材料的斷面SEM圖。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。本發(fā)明是一種用于航空發(fā)動機的抗氧化SmC0x_Y(SiaGebSn。)Y高溫永磁材料，該永磁材料表達式為SmCox_Y(SiaGqSrOγ，其中X的原子個數(shù)為5. O 8. 5，Y的原子個數(shù)為 0. 01 1. 90，a+b+c = l，a的原子數(shù)為0. 20 0. 98,b的原子數(shù)為0. 01 0. 70，c的原子數(shù)為0. 01 0. 10。制備抗氧化SmCox_Y(SiaGebSnc) γ高溫永磁材料包括有下列步驟步驟一四元合金制備稱取Sm、Co、Si和Ge配置成目標成分；將目標成分置于真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內；調節(jié)真空室的真空度2X10_3Pa 5X10_3Pa，然后充高純(質量百分比純度 99. 999% )氬氣使真空室的真空度至0. IX IO5Pa 0.8 X IO5Pa;經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第一合金錠；翻轉第一合金錠，經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第二合金錠；翻轉第二合金錠，經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第三合金錠；隨爐冷卻，取出， 制得SmCoSiGe四元合金鑄錠；在本發(fā)明中，熔煉合金錠的次數(shù)可以為3 5次，是為了保證合金錠內部成分的均勻。在本發(fā)明中，Sm的質量百分比純度為99. 95%。Co的質量百分比純度為99. 99%。 Si的質量百分比純度為99. 9%。Ge的質量百分比純度為99. 9%。步驟二 =SmCoSiGe非晶結構粉體制備在充有高純(質量百分比純度99. 999%)氬氣的手套箱中，將步驟一制得的 SmCoSiGe四元合金鑄錠用鐵研缽搗碎后過篩，得到顆粒尺寸< 80 μ m的初破碎粉，然后將初破碎粉放入球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度99. 999% )氬氣保護下球磨 10 80min后，得到SmCoSiGe非晶結構粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需5 IOg的IOmm軸承鋼球和5 IOg的5mm軸承鋼球。步驟三Sn細粉體制備將300μπι的Sn粉體放入到球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度 99. 999% )氬氣保護下球磨50 MOmin后，得到Sn細粉體；
在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需10 20g的IOmm軸承鋼球和10 20g的5mm軸承鋼球。在本發(fā)明中，Sn的質量百分比純度為99. 9%。步驟四混煉粉體制備依據(jù)SmCox_Y (SiaGebSnc) γ高溫永磁材料的目標成分，將SmCoSiGe非晶粉體和Sn細粉體混合均勻后得到混煉粉體；在本發(fā)明中，SmCox_Y (SiaGqSrO γ高溫永磁材料中X的原子個數(shù)為5. 0 8. 5，Y的原子個數(shù)為0. 01 1. 90，a+b+c = l,a的原子數(shù)為0. 20 0. 98，b的原子數(shù)為0. 01 0. 70，c的原子數(shù)為0. 01 0. 10。步驟五抗氧化永磁體制備將混煉粉體置于等離子燒結爐的高溫合金模具中，調節(jié)燒結工藝，燒結完成后得到具有HdCu7結構的抗氧化SmCox_Y (SiaGebSne) γ高溫永磁塊體；燒結工藝為升溫速率30 50°C /min，燒結溫度600 700°C，壓力200 500MPa，燒結時間1 IOmin ； 在本發(fā)明中，通過在混煉粉體上直接通入脈沖電流進行加熱燒結，通過控制燒結工藝，首先在升溫過程使Sn超細粉體先熔化、擴散入SmCoSiGe非晶粉體，然后在600 700°C下非晶晶化，從而獲得具有TbCu7結構的抗氧化SmCox_Y (SiaGebSne) γ高溫永磁塊體。實施例1制抗氧化SmCo6. (Si0.98Ge0.01Sn0.01) 0.9高溫永磁材料步驟一四元合金制備稱取Sm、Co、Si和Ge配置成目標成分；將目標成分置于真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內；調節(jié)真空室的真空度3 X10_3Pa，然后充高純(質量百分比純度99. 999% )氬氣使真空室的真空度至0. 5 X IO5Pa ；經(jīng)電弧熔煉50s后，斷弧形成第一合金錠；翻轉第一合金錠，經(jīng)電弧熔煉50s后，斷弧形成第二合金錠；翻轉第二合金錠，經(jīng)電弧熔煉50s后，斷弧形成第三合金錠；隨爐冷卻，取出，制得 SmCoSiGe四元合金鑄錠；在本發(fā)明中，Sm的質量百分比純度為99. 95%。Co的質量百分比純度為99. 99%。 Si的質量百分比純度為99. 9%。Ge的質量百分比純度為99. 9% ；在本發(fā)明中，真空電弧爐為北京中科科儀技術發(fā)展有限責任公司生產(chǎn)的WS-4型非自耗真空電弧爐。步驟二 SmCoSiGe非晶結構粉體制備在充有高純(質量百分比純度99. 999%)氬氣的手套箱中，將步驟一制得的 SmCoSiGe四元合金鑄錠用鐵研缽搗碎后過篩，得到顆粒尺寸< 80 μ m的初破碎粉，然后將初破碎粉放入球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度99. 999% )氬氣保護下球磨 40min后，得到SmCoSiGe非晶結構粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需IOg的IOmm軸承鋼球和5g的5mm軸承鋼球。在本發(fā)明中，球磨機選用SpexSOOO高能球磨機。
在本發(fā)明中，真空手套箱為上海布勞恩公司生產(chǎn)的LABstar布勞恩真空手套箱。步驟三Sn細粉體制備將300μπι的Sn粉體放入到球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度 99. 999% )氬氣保護下球磨IOOmin后，得到Sn細粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需IOg的IOmm軸承鋼球和IOg的5mm軸承鋼球。在本發(fā)明中，Sn的質量百分比純度為99. 9%。步驟四混煉粉體制備依據(jù)SmCo6J (Sia98GeatllSnatll)a9高溫永磁材料的目標成分，將SmCoSiGe非晶粉體和Sn細粉體混合均勻后得到混煉粉體；用量500. 3g的SmCoSiGe非晶粉體與Ig的Sn細粉體混合；步驟五抗氧化永磁體制備將混煉粉體置于SPS-1050T放電等離子燒結爐的高溫合金模具中；燒結工藝為升溫速率30°C /min，燒結溫度700°C，壓力500MPa，燒結時間5min ；在本發(fā)明中，通過在混煉粉體上直接通入脈沖電流進行加熱燒結，通過控制燒結工藝，首先在升溫過程使Sn超細粉體先熔化、擴散入SmCoSiGe非晶粉體，然后在700°C下非晶晶化，從而獲得具有iTbCu7結構的抗氧化SmCo6.工(Sia98GeatllSnatll)a9高溫永磁塊體。采用D/Max2200多功能X射線衍射儀(日本理學)對實施例1制得的 SmCo6. ^Si0.98Ge0.01Sn0.01) α9進行晶體結構分析，如圖1所示，圖中表示的特征峰說明 SmCo6. !(Si0.98Ge0. OiSn0.01) 0.9 為 TbCu7 結構。采用JDAW-2000C型振動樣品磁強計(長春英普磁電技術開發(fā)有限公司)對實施例1制得的SmC0f^1 (Sia98GeatllSnatll)a9進行磁性能表征，如圖2所示，圖中室溫內稟矯頑力為2. 6T，飽和磁化強度為0. 58T，剩余磁化強度為0. 4T。將實施例1制得抗氧化SmCo6. ！ (Si0.98Ge0.01Sn0.01) 0.9高溫永磁塊體放入SK2_1_12管式電阻爐(上海實研電爐有限公司)中進行高溫500°C氧化實驗，在高溫500°C氧化500h后 SmC0ai(Sia98Gi5acilSnacil)a9永磁體的單位面積質量增重為0. 6%ig/cm2(如圖3所示)，采用 S3400鎢燈絲掃描電鏡(英國)觀察內部氧化區(qū)的氧化層厚度僅為6 μ m(如圖3A所示)， 表明該永磁塊體具有良好的高溫抗氧化性。 實施例2制抗氧化SmCo8. (Si。. 7Ge0.2Sn0.)。. 5高溫永磁材料步驟一四元合金制備稱取Sm、Co、Si和Ge配置成目標成分；將目標成分置于真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內；調節(jié)真空室的真空度4X10_3Pa，然后充高純(質量百分比純度99. 999% )氬氣使真空室的真空度至0. 7 X IO5Pa ；經(jīng)電弧熔煉70s后，斷弧形成第一合金錠；翻轉第一合金錠，經(jīng)電弧熔煉60s后，斷弧形成第二合金錠；翻轉第二合金錠，經(jīng)電弧熔煉50s后，斷弧形成第三合金錠；隨爐冷卻，取出，制得 SmCoSiGe四元合金鑄錠；翻轉第三合金錠，經(jīng)電弧熔煉90s后，斷弧形成第四合金錠；隨爐冷卻，取出，制得SmCoSiGe四元合金鑄錠；在本發(fā)明中，Sm的質量百分比純度為99. 95%。Co的質量百分比純度為99. 99%。 Si的質量百分比純度為99. 9%。Ge的質量百分比純度為99. 9%。步驟二 =SmCoSiGe非晶結構粉體制備在充有高純(質量百分比純度99. 999%)氬氣的手套箱中，將步驟一制得的 SmCoSiGe四元合金鑄錠用鐵研缽搗碎后過篩，得到顆粒尺寸< 80 μ m的初破碎粉，然后將初破碎粉放入球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度99. 999% )氬氣保護下球磨 60min后，得到SmCoSiGe非晶結構粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需5g的IOmm軸承鋼球和IOg的5mm軸承鋼球。在本發(fā)明中，球磨機選用SpexSOOO高能球磨機。步驟三Sn細粉體制備將300μπι的Sn粉體放入到球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度 99. 999% )氬氣保護下球磨150min后，得到Sn細粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需20g的IOmm軸承鋼球和IOg的5mm軸承鋼球。在本發(fā)明中，Sn的質量百分比純度為99. 9%。步驟四混煉粉體制備依據(jù)SmCc^1(Sia7Gea2Snai)a5高溫永磁材料的目標成分，將SmCoSiGe非晶粉體和 Sn細粉體混合均勻后得到混煉粉體；用量:109. 3g的SmCoSiGe非晶粉體與Ig的Sn細粉體混合；步驟五抗氧化永磁體制備將混煉粉體置于等離子燒結爐的高溫合金模具中；燒結工藝為升溫速率40°C /min，燒結溫度680°C，壓力400MPa，燒結時間^iin ；在本發(fā)明中，通過在混煉粉體上直接通入脈沖電流進行加熱燒結，通過控制燒結工藝，首先在升溫過程使Sn超細粉體先熔化、擴散入SmCoSiGe非晶粉體，然后在680°C下非晶晶化，從而獲得具有iTbCu7結構的抗氧化SmCo8. ！ (Si0.7Ge0.2Sn0. ^ 0.5高溫永磁塊體。采用D/MaX2200多功能X射線衍射儀(日本理學)對實施例2制得的 SmCo8. ！ (Si0.7Ge0.2Sn0.》α 5 進行晶體結構分析，分析結果表明 SmCo8. ！ (Si0.7Ge0.2Sn0. D TbCu7結構。采用JDAW-2000C型振動樣品磁強計(長春英普磁電技術開發(fā)有限公司)對實施例2制得的SmCo8.工(Si0.7Ge0.2Sn0. ^ 0.5進行磁性能表征，室溫內稟矯頑力為1. 3T，飽和磁化強度為0. 67T，剩余磁化強度為0. 31T。將實施例2制得抗氧化SmCo8.工(Si0.7Ge0.2Sn0.》0.5高溫永磁塊體放入SK2_1_12管式電阻爐(上海實研電爐有限公司)中進行高溫500°C氧化實驗，在高溫500°C氧化500h后 SmCc^1(Sia7Gea2Snai)a5永磁體的單位面積質量增重為1. 6mg/cm2，采用SMOO鎢燈絲掃描電鏡(英國)觀察內部氧化區(qū)的氧化層厚度僅為26μπι，表明該永磁塊體具有良好的高溫抗氧化性。實施例3制抗氧化SmCo5. (Si0.2Ge0.7Sn0.) L 9高溫永磁材料
步驟一四元合金制備稱取Sm、Co、Si和Ge配置成目標成分；將目標成分置于真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內；調節(jié)真空室的真空度5 X10_3Pa，然后充高純(質量百分比純度99. 999% )氬氣使真空室的真空度至0. 8 X IO5Pa ；經(jīng)電弧熔煉40s后，斷弧形成第一合金錠；翻轉第一合金錠，經(jīng)電弧熔煉60s后，斷弧形成第二合金錠；翻轉第二合金錠，經(jīng)電弧熔煉90s后，斷弧形成第三合金錠；隨爐冷卻，取出，制得 SmCoSiGe四元合金鑄錠；在本發(fā)明中，Sm的質量百分比純度為99. 95%。Co的質量百分比純度為99. 99%。 Si的質量百分比純度為99. 9%。Ge的質量百分比純度為99. 9%。步驟二 =SmCoSiGe非晶結構粉體制備在充有高純(質量百分比純度99. 999%)氬氣的手套箱中，將步驟一制得的 SmCoSiGe四元合金鑄錠用鐵研缽搗碎后過篩，得到顆粒尺寸< 80 μ m的初破碎粉，然后將初破碎粉放入球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度99. 999% )氬氣保護下球磨 80min后，得到SmCoSiGe非晶結構粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需IOg的IOmm軸承鋼球和IOg的5mm軸承鋼球。在本發(fā)明中，球磨機選用SpexSOOO高能球磨機。步驟三Sn細粉體制備將300μπι的Sn粉體放入到球磨機的球磨罐中，在高純(質量百分比純度 99. 999% )氬氣保護下球磨200min后，得到Sn細粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需15g的IOmm軸承鋼球和20g的5mm軸承鋼球。在本發(fā)明中，Sn的質量百分比純度為99. 9 %。步驟四混煉粉體制備依據(jù)SmCo5. ！ (Si0.2Ge0.7Sn0. ^ L9高溫永磁材料的目標成分，將SmCoSiGe非晶粉體和 Sn細粉體混合均勻后得到混煉粉體；用量24. 7g的SmCoSiGe非晶粉體與Ig的Sn細粉體混合；步驟五抗氧化永磁體制備將混煉粉體置于SPS-1050T放電等離子燒結爐(日本)的高溫合金模具中；燒結工藝為升溫速率50°C /min，燒結溫度650°C，壓力300MPa，燒結時間Snin ；在本發(fā)明中，通過在混煉粉體上直接通入脈沖電流進行加熱燒結，通過控制燒結工藝，首先在升溫過程使Sn超細粉體先熔化、擴散入SmCoSiGe非晶粉體，然后在650°C下非晶晶化，從而獲得具有iTbCu7結構的抗氧化SmCo5.工(Sia力 々!^)^高溫永磁塊體。采用D/MaX2200多功能X射線衍射儀(日本理學)對實施例3制得的 SmCo5. ！ (Si0.2Ge0.7Sn0.》i. 9 進行晶體結構分析，分析結果說明 SmCo5. ！ (Si0.2Ge0.7Sn0.) i. 9 為 TbCu7結構。采用JDAW-2000C型振動樣品磁強計(長春英普磁電技術開發(fā)有限公司)對實施例3制得的SmCo5. JSia 2Ge0.7Sn0. ^l9進行磁性能表征，室溫內稟矯頑力為1. 8T，飽和磁化強度為0. 45T，剩余磁化強度為0. 34T。 將實施例3制得抗氧化SmCo5.工(Sia2Gea7Sna i) ^高溫永磁塊體放入SK2_1_12管式電阻爐(上海實研電爐有限公司)中進行高溫500°C氧化實驗，在高溫500°C氧化500h后 SmCo5. JSia2Gea7Snci. Ι』永磁體的單位面積質量增重為1. %ig/cm2，采用SMOO鎢燈絲掃描電鏡(英國)觀察內部氧化區(qū)的氧化層厚度僅為17 μ m，表明該永磁塊體具有良好的高溫抗氧化性。
權利要求
1.一種用于航空發(fā)動機的抗氧化SmC0x_Y(SiaGebSn。)Y高溫永磁材料，其特征在于該 SmCox_Y(SiaGqSne) γ永磁材料中X的原子個數(shù)為5. 0 8. 5，Y的原子個數(shù)為0. 01 1. 90， a+b+c =l,a的原子數(shù)為0. 20 0. 98，b的原子數(shù)為0. 01 0. 70，c的原子數(shù)為0. 01 0. 10。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于航空發(fā)動機的抗氧化3!11&) (31力61^11。\高溫永磁材料， 其特征在于為SmCoai(Sia98Gi5acilSnacil)a9高溫永磁塊體。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于航空發(fā)動機的抗氧化3!11&) (31力61^11。\高溫永磁材料， 其特征在于為SmCc^1(Sia7Gea2Snai)a5高溫永磁塊體。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于航空發(fā)動機的抗氧化3!11&) (31力61^11。\高溫永磁材料， 其特征在于為SmCc^1(Sia2Gea7Snai)U高溫永磁塊體。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于航空發(fā)動機的抗氧化3!11&) (31力61^11。\高溫永磁材料， 其特征在于該SmCox_Y (SiaGebSne) γ永磁材料為TbCu7結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于航空發(fā)動機的抗氧化3!11&) (31力61^11。\高溫永磁材料， 其特征在于該SmCox_Y (SiaGqSne) γ永磁材料的室溫內稟矯頑力為1. IT 3. 0T，飽和磁化強度為0. 41T 0. 70T，剩余磁化強度為0. 31T 0. 4T。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于航空發(fā)動機的抗氧化3!11&) (31力61^11。\高溫永磁材料， 其特征在于該SmCox_Y(SiaGebSne)γ永磁材料在高溫500°C氧化500h后的單位面積質量增重為0. 64mg/cm2 1. 6mg/cm2,內部氧化區(qū)的氧化層厚度為6 μ m 26 μ m。
8.制備如權利要求1所述的用于航空發(fā)動機的抗氧化SmCox_Y(SiaGqSrOγ高溫永磁材料的方法，其特征在于有下列步驟步驟一四元合金制備稱取Sm、Co、Si和Ge配置成目標成分；將目標成分置于真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內；調節(jié)真空室的真空度2Χ 5Χ 10_3Pa，然后充高純氬氣使真空室的真空度至 0. IXlO5Pa 0. 8 X IO5Pa ；經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第一合金錠； 翻轉第一合金錠，經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第二合金錠； 翻轉第二合金錠，經(jīng)電弧熔煉20 90s后，斷弧形成第三合金錠；隨爐冷卻，取出，制得 SmCoSiGe四元合金鑄錠；步驟二 =SmCoSiGe非晶結構粉體制備在充有高純氬氣的手套箱中，將步驟一制得的SmCoSiGe四元合金鑄錠用鐵研缽搗碎后過篩，得到顆粒尺寸< 80 μ m的初破碎粉，然后將初破碎粉放入球磨機的球磨罐中，在高純氬氣保護下球磨10 80min后，得到SmCoSiGe非晶結構粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球， 球磨Ig的初破碎粉所需5 IOg的IOmm軸承鋼球和5 IOg的5mm軸承鋼球。 步驟三Sn細粉體制備將300 μ m的Sn粉體放入到球磨機的球磨罐中，在高純氬氣保護下球磨50 MOmin 后，得到Sn細粉體；在球磨機的球磨過程中，研磨體選用直徑為IOmm軸承鋼球和直徑為5mm的軸承鋼球，球磨Ig的初破碎粉所需10 20g的IOmm軸承鋼球和10 20g的5mm軸承鋼球。 步驟四混煉粉體制備依據(jù)SmCox_Y (SiaGebSnc) γ高溫永磁材料的目標成分，將SmCoSiGe非晶粉體和Sn細粉體混合均勻后得到混煉粉體；所述SmCox_Y(SiaGqSrOγ高溫永磁材料中X的原子個數(shù)為5. O 8. 5，Y的原子個數(shù)為 0. 01 1. 90，a+b+c = l，a的原子數(shù)為0. 20 0. 98,b的原子數(shù)為0. 01 0. 70，c的原子數(shù)為0. 01 0. 10。步驟五抗氧化永磁體制備將混煉粉體置于等離子燒結爐的高溫合金模具中，調節(jié)燒結工藝，燒結完成后得到具有TbCu7結構的抗氧化SmCox_Y (SiaGebSne) γ高溫永磁塊體；燒結工藝為升溫速率30 50°C /min，燒結溫度600 700°C，壓力200 500MPa，燒結時間1 IOmin0
9.根據(jù)權利要求8所述的制備用于航空發(fā)動機的抗氧化SmCox_Y(SiaGqSrOγ高溫永磁材料的方法，其特征在于在步驟四中Ig的Sn細粉體中可以加入20 510g的SmCoSiGe 非晶粉體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于航空發(fā)動機的抗氧化SmCoX-Y(SiaGebSnc)Y高溫永磁材料及其制備方法，該永磁材料表達式為SmCoX-Y(SiaGebSnc)Y，其中X的原子個數(shù)為5.0～8.5，Y的原子個數(shù)為0.01～1.90，a+b+c＝1，a的原子數(shù)為0.20～0.98，b的原子數(shù)為0.01～0.70，c的原子數(shù)為0.01～0.10。本發(fā)明通過向SmCo7合金中摻雜Si、Ge和Sn元素，通過適當?shù)卣{整Si、Ge和Sn三種元素的比例，達到同時穩(wěn)定TbCu7結構和提高磁體在高溫抗氧化能力的目的。摻雜Si元素促進TbCu7相的形成并且提高材料的高溫抗氧化性，摻雜Ge元素抑制燒結過程中晶粒的長大，摻雜Sn元素降低燒結溫度，提高燒結效率，同時增強材料的力學性能。
文檔編號H01F1/055GK102304646SQ201110259089
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權日2011年9月2日
發(fā)明者劉麗麗, 張?zhí)禧? 蔣成保 申請人:北京航空航天大學