收藏词条 编辑词条 2：17型稀土钻永磁合金
2：17型稀土钻永磁合金(2-17 type of RECo permanent magnetic alloy)
稀土原子与钴原子按2：17比例组成的化合物为基相的稀土永磁合金，简称R2Co17是第二代稀土永磁合金。R2Co17化合物在高温下具有Th2Ni17型晶体结构，低温下要转变为Th2Zn17型晶体结构。Th2Ni17型结构属六方晶系(图1)，空间群为P63/mmc其中稀土占据b和d晶位，Co占据g、k、f和j晶位。Th2Ni17与Th2Zn17为同素异构体，二者结构很相似(图2)，其中稀土占据c晶位，co(或Fe)占据d、f、h和c晶位。Th2Zn17结构属菱方晶系，空间群为R3m。R2Co17系化合物的饱和磁化强度比RCo5高许多，而且居里温度也较高，图3和图4分别示出RCo5，R2Co17，R2Fel7和R2Fel4B相的饱和磁化强度与居里温度值。因此R2Co17理论上的最大磁能积也高，例如Nd2Co17’其μoMs=1.65T，[(BH)max]理论=539kJ/m3.但是除了钐、铒和铥外，大多数R2Co17化合物都是易基面的，各向异性较低，不可能成为高性能永磁材料。Sm2Co17虽有易磁化轴，但各向异性场和矫顽力很低(K1-3.2×10-6J/m3，HA=5200kA/m)，也难以成为实用的永磁材料，必须通过其他途径来改善矫顽力。
.jpg)
简史 1976年德国的纳格尔(H.Nagel)等人在研究Sm2(Co1-xFex)17合金系的基础上，通过添加锰、铬等元素得到了两种高性能2：17型永磁体：(1)Sm2(Co0.8Fe0.09Mn0.15)17,其性能为(BH)max=222.8kJ/m3，Br=1.13T，HcJ=1066.6kA/m。(2)Sm2(Co0.8Fe0.09 Cr0.02)17，其磁性为(BH)max=238.8kJ/m3,Br=1.1T，HcJ=579kA/m。这两种永磁体都是单相的，其矫顽机理是通过由反磁化畴的形核与长大的临界场来决定的。它们的温度稳定性较差，制造工艺复杂，重复性很不好，因此这两种永磁合金在工业上未能得到应用。另-方面，在Sm(Co，Cu)。三元沉淀硬化材料的基础上，通过添加铁、锆、钛和铪等元素发展起来的Sm(Co，Cu，Fe，M)z(M=Zr，Ti，Hf等；Z=7.0～8.3)永磁合金在工业上获得了广泛应用。Sm(co，cu，Fe，M)z合金是以2：17相为基体，有少量1：5沉淀相的多相合金。实验表明：合金在高矫顽状态下，内部结构是-种具有菱方晶格的胞状组织，胞内是2：17相。每-个2：17相的颗粒被1：5相的薄层所包围，形成孤立的胞状结构，1：5相起着阻碍畴壁运动的作用，它们的矫顽力正是由1：5相对畴壁的钉扎强度所决定。1977年日本人小岛等用粉末冶金法研制出(BH)max=238.8kJ/m3,Br=1.12T，HcJ=557kA/m的Sm(Co，Cu，Fe，Zr)72的永磁体。1980年2：17型稀土钴永磁合金正式进入商品化市场。实验室的最高水平达至Br=1.2T，HcJ=1034.8kA/m，(BH)max=262.6kJ/m3。
.jpg)
分类根据矫顽力的大小，这类合金又分为低矫顽力和高矫顽力两种。前-类合金的矫顽力约为HcJ-496-560kA/m，在中国颁布的技术标准GB4180-84中对这类合金的牌号和磁性作了规定(见表)。后-类合金的矫顽力HcJ≥796kA/m，实验室研制的永磁体最高矫顽力达到HcJ-2160kA/m。表中也列出几种工业生产的2：17型高矫顽力稀土钴永磁合金的牌号与磁性。
2：17型稀土钻永磁合金的牌号与磁性
|
国别 |
牌号 |
剩磁 B。|弋 |
磁感矫顽力HCB |
内禀矫顽力HcJ |
最大磁能积 (BH) |
既的温度系数aBr(20～100℃) |
HcJ的温度系数p％(20~100℃) |
居里温度 |
|
/kA·m-1 |
/kA·m-1 |
/kJ·m-1 |
/％·℃-1 |
/％·℃-1 |
Tc/℃ |
|||
|
中国 (GB4180-84) |
XGSl 96/40 |
≥0.98 |
≥380 |
≥400 |
183～200 |
-0.03 |
|
BOO～850 |
|
XGS208/44 |
≥1.02 |
≥420 |
≥440 |
200～220 |
-0.03 |
|
800～850 |
|
|
XGS240/46 |
≥1.07 |
≥440 |
≥460 |
220～250 |
-0.03 |
|
800～85C |
|
|
日本 |
REC-22 |
0.92～0.98 |
557～716 |
≥796 |
159～191 |
-0.03 |
-0.2 |
BOO～85C |
|
日本 |
REC-26 |
1.02～1.08 |
637～796 |
≥796 |
199～215 |
-0.03 |
-0.2 |
800～85( |
|
日本 |
CORMAX 2700H |
1.03～1.07 |
716～772 |
≥796 |
199～215 |
-0.03 |
-0.2 |
800～85( |
|
中国 |
GYROS-24B |
1.02～1.05 |
640～796 |
>796 |
160～192 |
-0.03 |
-0.2 |
BOO～85( |
此外，利用重稀土元素镝、铒和铽等取代部分金属钐，可制造出具有低温度系数的2：17型稀土钻永磁合金。例如Sm1.2Er0.8Co10Cul.5Fe3.2Zr0.2合金，经适当热处理后可得到在+20～+80℃范围内的负平均温度系数αBr=-0.000～-0.002％/℃。其磁性仍可达到Br=0.94T，Hcj=414kA/m，(BH)max=143.22kJ/m3。
制造工艺2：17型稀土钴永磁合金主要采用粉末冶金工艺制造，其工艺流程基本与1：5型合金相同(见1：5型稀土钻永磁合金)，只是烧结温度高(1180～1250℃)。另外还需要在850～400℃进行长时间的阶梯时效处理才能得到高的磁性。
应用2：17型磁体的性能比1：5型优异，而合金中钐和钴的含量比SmCo。低，因此在很多场合已取代1：5型稀土钴永磁合金而获得广泛应用。如在微波器件、航空电动机及高精密的仪表中使用。它的缺点是：制造工艺复杂，烧结温度较高(1180~1250℃)，时效时间很长(至少需20h以上)，因此工艺费用较高。