[發明專利]高強韌性鐵基稀土永磁體及其制備方法

有效

• 申請號: 200710099876.6
• 申請日: 2007-05-31
• 公開（公告）號: CN101090015A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 李衛;王會杰;朱明剛;郭朝暉
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F1/06;H01F41/02
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明屬于稀土永磁材料的制造領域，特別適用于高強韌性鐵基稀土永磁體及其制備方法。

背景技術

稀土永磁材料作為重要的金屬功能材料，在航天航海、信息電子、能源、交通、通訊、醫療衛生等眾多領域有著廣泛的應用。但是稀土永磁材料的強韌性很差，這已成為其致命弱點。金屬間化合物R₂Fe₁₄B屬于正方晶體結構，其自身滑移系較少，再加上構成材料永磁性能必不可少的富釹相的包覆，薄殼狀富釹相構成了晶界弱化，富釹相與R₂Fe₁₄B主相結合較弱，使得材料以沿著晶界斷裂為主，構成了典型的脆性斷裂。燒結Nd-Fe-B永磁材料表現為低的強韌性，使得稀土永磁材料很難加工，增加了材料的加工成本，降低了材料的加工精度；同時，強韌性差，也使得材料在生產、加工、運輸、裝配等過程中容易掉邊掉角，甚至斷裂；韌性差，降低了材料的抗沖擊振動能力，影響材料在使用過程中的穩定性和安全性。強韌差的永磁體不僅增加了稀土永磁材料的生產成本，而且嚴重制約材料應用范圍的進一步擴大。

美國Magnequench公司利用熔體快淬技術成功制備出了納米晶薄帶，用來制備粘結磁體以及熱壓/熱變形磁體。其成分范圍控制在正分以上，即磁體由Nd₂Fe₁₄B主相和少量富釹相和富硼相組成，由于缺乏塑性相，該熱壓/熱變形磁體的強韌性仍然很差。

中國發明專利ZL98123189.6為“一種高性能稀土永磁材料及其制備方法”，是將占基本組成總重量0.05～2.0％的添加劑D(D＝Al₂O₃或TiN)加入到R-Fe-M-B合金粉末中，將混合粉末壓制成型、燒結、熱處理制得含添加劑D的稀土永磁材料。該材料主要是為了降低磁體成本而采用Al₂O₃或TiN添加的辦法，添加的這兩種顆粒雖然在一定程度上可以代替重稀土元素或重稀土元素氧化物提高磁體矯頑力，但這兩種顆粒都屬于高硬度、高脆性顆粒，它們的加入并不能提高磁體的強韌性。

現有技術中永磁體中α-Fe的含量在0％～10％，主要存在于快淬磁粉中，該磁粉為各向同性磁粉，用來制備各向同性粘結磁體，其性能較低。

發明目的及發明內容

本發明的目的在于：提供一種高強韌性鐵基稀土永磁體。

本發明的另一目的在于：提供一種上述高強韌性鐵基稀土永磁體的制備方法。

商業燒結(Nd，R)-Fe-B的抗彎強度一般在250MPa左右，斷裂韌性在4.5±0.5MPa·M^-1/2。對于脆性材料來講，在很多情況下其破壞是受到了一個沖擊作用，因此提高燒結磁體強韌性首要的是要提高磁體的抗沖擊性能。

可加工永磁體通常包括三種：(1)FeCrCo-類型，該類磁體磁性能尤其是矯頑力很低；(2)PtCo-類型，該類磁體的價格是其致命缺點；(3)粘結磁體，該類磁體的磁性能很低，通常是其同類燒結磁體性能的50％。

本發明制備的永磁體要實現其強韌性和抗沖擊性能比商業磁體有顯著提高，力學性能的提高將有效的減少磁體在加工和使用過程中的破壞，大大提高磁體的可加工性能和可靠性。

為了實現上述目的，本發明是這樣實現的：

本發明的一個方面是提供了一種高強韌性鐵基稀土永磁體，它包括硬磁性相Nd₂Fe₁₄B，永磁體的化學成分按重量百分比為：Nd?8～11，Re?0.5～1，TM?82～85，M?0.1～1，B?4～6，其中Re為選自Dy、Tb的稀土元素，TM為選自Fe、Co的過渡族元素，M為選自Nb、Cu、Ti、Al的微量添加元素，其余為不可避免的微量雜質，該永磁體還包括軟磁性相α-Fe。

硬磁性相Nd₂Fe₁₄B的晶粒度約為100～150nm，軟磁性相α-Fe的晶粒度約為50～100nm。

硬磁性相Nd₂Fe₁₄B和軟磁性相α-Fe的體積比例為95:5～80:20。