● 摘要
随着现代科学技术的发展，人们对高磁能密度并能在高温应用的永磁材料提出了更高的需求。在现今所能获得的永磁材料中，2:17型SmCo高温永磁体具有磁性能高、居里温度高、矫顽力温度系数低等特性，在航空航天、交通运输、微波电子通讯技术等很多领域有着广泛的应用。现阶段，定向凝固技术被应用于制备高取向和高磁能积的SmCo永磁体。同时，单晶生长技术在制备全密度、全取向的SmCo永磁体方面具有很大的潜能，具有[001]取向的2:17型SmCo单晶高温永磁体具有很光明的应用前景。然而，通过定向凝固直接制备单晶是相对困难的，同时2:17型SmCo永磁体单晶体至今还未见报道。因此，定向凝固制备单晶的工艺需要进一步进行研究。
本文研究了感应区熔定向凝固工艺中生长速度对晶体生长的影响规律。在相对较快的生长速度下，磁体表现为垂直于生长方向的磁学性能高于平行于生长方向；而在较慢的生长速度下，磁体平行于生长方向上性能优于垂直于生长方向。因此，在慢的生长速度下，更有利于晶粒沿着[001]方向生长。在不同生长速度下得到的磁体，饱和磁化强度都很低。能谱实验结果表明磁体内部存在大块的析出相为富钴软磁相，软磁相的大量存在会导致磁性能的降低。同时SmCo磁体定向凝固过程中形成大量的成分偏析也会导致磁性能的降低。
采用光学区域熔炼定向凝固的方法，通过控制加热功率将熔区长度控制在0.5-0.7cm之间，生长界面为凸界面，分别在2mm/h和5mm/h的生长速度下成功制备了[001]取向Sm(CobalFe0.1Cu0.1Zr0.033)6.93单晶高温永磁体。同时，研究了光学区熔定向凝固工艺对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z合金成分的影响规律，进而控制成分和热处理工艺，制备出高矫顽力的综合性能优异2:17型SmCo高温单晶永磁体。同时，对单晶的取向、单晶的内部组织、热处理过程对单晶磁性能的影响规律、单晶磁畴结构、单晶的内禀磁学性能和单晶的室温高温磁性能等内容进行了相应的研究。