2024年11月26日，题为“Orientation-related shear banding mediated deformation of Sm2Co17-type magnet”的研究论文在线发表于《Journal of Alloys and Compounds》。该研究由中南大学完成，通讯作者为张勇副教授、甘科夫副教授。该研究深入探讨了Sm2Co17型永磁体在高温能量转换领域中由于其机械脆弱性而导致的使用寿命和可靠性显著下降的问题，并提出了原子尺度的变形机制。
在航空航天、交通、通信等领域，高能量密度的永磁体应用广泛。特别是稀土Sm2Co17型永磁体，因其高居里温度（约850°C）而受到青睐，适用于高温应用。然而，这些磁体的易碎性导致了在加工、组装、磁化或在动态高速电机中服务时的过早破裂或碎裂。尽管已有多种方法试图减轻稀土磁体的机械脆弱性，但对于Sm-Co相（如SmCo5型或Sm2Co17型）作为磁体的力学变形行为尚未充分阐明。本研究通过纳米压痕实验、微观结构表征和理论计算，探索了Sm2Co17型磁体在不同晶体取向上的力学响应，揭示了原子尺度的变形机制，这一方法在材料科学领域具有创新性。
实验使用了商业Sm2Co17型烧结磁体，其名义成分为Sm(CobalFe23.5Cu4.9Zr1.7)7.5（原子百分比）。样品经过从400到5000目的砂纸机械研磨，随后用约3微米金刚石粉和约20纳米SiO2悬浮液抛光，以去除由机械研磨引起的应变层。最后，样品用酒精清洗并用冷风吹干。
实验结果显示，Sm2Co17型磁体在{0001}、{2110}和{1010}晶体平面上的纳米硬度值分别为6.5±0.1、6.2±0.2和6.2±0.1 GPa，显示出与晶体取向相关的弱硬度各向异性。然而，初始塑性呈现出强各向异性，即原子剪切带作为塑性载体在{1010}平面上最容易形成，而在{0001}平面上最难形成。通过透射电子显微镜和从头算计算确认，沿金字塔形{0111}或基面{1010}平面的原子带主要分别适应于沿c轴或垂直于c轴的加载方向的变形。{0111}和{1010}剪切带的厚度在2-4原子层的范围内。由于1:3R Z-板和2:17R孪晶对{0111}剪切带进展的阻碍效应，{0111}剪切带的长度（0.3-0.6微米）远短于{1010}带（2-3微米）。这些发现为理解Sm2Co17型磁体的原子尺度变形机制提供了深刻见解。
综上，本研究通过纳米压痕、电子显微镜和理论计算，揭示了强纤维纹理Sm(CobalFe23.5Cu4.9Zr1.7)7.5烧结磁体的变形机制。研究发现，尽管纳米硬度表现出弱各向异性，但初始塑性呈现出强各向异性，剪切带的形成主要通过单原子空位交换方式进行。在纳米压痕表面附近，原始的细胞结构演变为具有混合微观化学的纳米晶。研究结果对于评估实际应用中的机械性能（例如在高温和高应力条件下）具有重要价值。
引用格式：Yong Zhang, Lijiang Ye, Weisong Wu, Kangjie Chai, Pengfei Wu, Dingshun Yan, Kefu Gan, Zhiming Li. Orientation-related shear banding mediated deformation of Sm2Co17-type magnet. Journal of Alloys and Compounds, 1010 (2025) 177736. 论文DOI链接：10.1016/j.jallcom.2024.177736
