异质SmCo5/Sm2Co7纳米复合磁体：实现强c轴织构与高矫顽力的新策略

《Materials Chemistry and Physics》：Heterogeneous SmCo?/Sm?Co? nanocomposites: A facile strategy to strong c-axis texture and high coercivity

为解决高性能各向异性纳米晶Sm-Co磁体制备工艺复杂、难以大规模生产的问题，研究人员开展了SmCo5/Sm2Co7异质纳米复合材料研究。他们通过将Sm2Co7相引入SmCo5基体，实现了直接从快淬带材制备高性能磁体，避免了高能球磨步骤。该策略在温和条件下（700°C，75%高度缩减率）实现了良好变形与强c轴织构，经退火后矫顽力达30.0 kOe，(BH)max达12.7 MGOe，矫顽力机制从成核控制转变为钉扎控制，为极端环境用稀土永磁材料开发提供了有效方案。

　　

在永磁材料领域，Sm-Co基磁体因其优异的高温稳定性和磁性能，在航空航天、国防军工等极端环境下具有不可替代的地位。然而，传统高性能各向异性纳米晶Sm-Co磁体的制备通常依赖于复杂且苛刻的高能球磨工艺，这一过程不仅成本高昂，而且难以实现大规模生产，严重制约了其广泛应用。因此，开发一种简单、高效且易于产业化的制备方法，成为该领域研究人员亟待突破的关键难题。

正是在这一背景下，徐晓常等人发表在《Materials Chemistry and Physics》上的研究，提出了一种创新的解决方案。他们巧妙地将Sm₂Co₇相引入到SmCo₅基体中，构建了异质纳米复合材料，成功实现了从快淬带材直接制备高性能各向异性磁体，绕过了高能球磨步骤，为大规模生产铺平了道路。

本研究主要采用了以下几种关键技术方法：利用熔体快淬技术制备非晶或微晶态的前驱体带材；通过热压和热变形工艺（在700°C和75%高度缩减率的温和条件下）诱导磁体形成强烈的c轴晶体学织构；并采用后续退火处理来优化晶粒均匀性和降低内应力。研究队列样本为实验室自主制备的Sm-Co基合金带材。

研究结果

1. 材料设计与相组成

研究人员通过精确调控合金成分与工艺参数，成功制备了以SmCo₅为基体、嵌入Sm₂Co₇相的纳米复合材料。物相分析表明，该复合材料中两相共存且分布均匀，为后续的热变形和性能优化奠定了结构基础。

2. 热变形行为与织构演化

引入Sm₂Co₇相是关键创新点。研究发现，Sm₂Co₇相在相对温和的热变形条件下（700°C，75%高度缩减率）能够促进材料的塑性流动，从而使得SmCo₅硬磁相颗粒能够发生旋转和重新排列，最终形成了强烈的c轴晶体学织构。这是获得高各向异性的前提。

3. 退火处理对微观结构与磁性能的优化

热变形后的磁体经过退火处理，其微观结构得到显著改善。退火过程促进了晶粒的均匀化，并有效降低了由热变形引入的内应力。微观结构的优化直接反映在磁性能的提升上：矫顽力（H_c）从热变形后的水平显著增加至30.0 kOe，最大磁能积（(BH)_max）也达到12.7 MGOe的高水平。

4. 矫顽力机制的转变

通过对磁化反转行为的分析，研究人员揭示了性能提升的内在物理机制。在热变形后的磁体中，矫顽力主要由成核机制控制。而经过退火处理后，由于晶界和相界面的优化，矫顽力机制转变为由钉扎机制主导。这种钉扎效应更强有力地阻碍了磁畴壁的运动，从而贡献了更高的矫顽力。

结论与讨论

本研究成功开发了一种制备高性能SmCo₅/Sm₂Co₇纳米复合磁体的新策略。该策略的核心优势在于：通过引入Sm₂Co₇相，实现了在温和条件下对磁体进行热变形并诱导产生强c轴织构，从而能够直接从快淬带材制备各向异性磁体，省去了复杂的高能球磨步骤，极大地简化了工艺流程，有利于产业化。后续的退火处理进一步优化了微观结构，并将矫顽力机制从成核控制转变为更有效的钉扎控制，最终获得了高达30.0 kOe的矫顽力和12.7 MGOe的最大磁能积。

这项研究的意义重大，它不仅为高性能纳米晶Sm-Co基永磁材料的制备提供了一条高效、可行的新路径，解决了传统方法工艺复杂、难以放大的瓶颈问题，而且深化了对纳米复合稀土永磁体微观结构演化与矫顽力机制之间关联的理解。所制备的磁体适合在高温等极端环境下使用，将有力地推动高端稀土永磁材料在先进技术领域的应用和发展。