[發明專利]一種塊體納米復合R-Fe-B-M永磁材料的制備方法

有效

• 申請號: 201010169302.3
• 申請日: 2010-04-22
• 公開（公告）號: CN101844219A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 潘晶;劉新才;張文旺;劉艷君;孫志月;何愛玲
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B22D18/06
• 分類號: B22D18/06;H01F1/057
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種塊體納米復合R-Fe-B-M永磁材料的制備方法，涉及稀土永磁材料和快速凝固技術領域。

背景技術

近年來，隨著多極磁化技術微型化的進展，薄片型NdFeB類磁體成為MEMS中微電機、磁閥等器件的更好選擇。它們一般是厚度在0.2mm～2mm、平面面積50mm×50mm的磁片，要求具有較高的磁性能和熱穩定性。至今，這類磁片的加工仍是采取對燒結NdFeB類永磁體進行精密機械加工的方法。但該方法除了帶來材料大量浪費之外，還因引起磁體表面晶界相的變化帶來磁體表層的矯頑力大幅下降的問題。對于厚度較小、小于1mm的磁片此不利影響更為嚴重。

在現有技術中，采用銅模真空吸鑄制備薄片型NdFeB類磁體存在以下兩大問題：其一磁性太低。由于銅模真空吸鑄時熔體的冷卻速度只有～10²K/min，傳統R-Fe?B永磁合金無法籍此方法獲得納米晶組織。為此，近年人們研究了一種可以采用銅模真空吸鑄得到塊體非晶或納米晶的貧R、富B的釹鐵硼永磁合金。這種合金的特點是B元素含量高達19～20at％以提高其非晶形成能力，而Nd元素含量則控制在3～5at％的低水平，還添加Y元素進一步提高非晶形成能力，添加Co元素提高熱穩定性，添加Ti，Zr元素等細化晶粒、提高磁性能。例如，J.Olszewski在Journal?of?Rare?Eareths期刊2009年第4期上發表的論文Microstructure?andmagnetic?properties?of?Fe-Co-Nd-Y-B?alloys?obtained?by?suction?casting?method中研究了Fe₆₇Co₅Nd₃Y₆B₁₉和Fe₆₄Co₅Nd₆Y₆B₁₉合金銅模真空吸鑄0.5mm厚的薄片磁體。Fe₆₁Co₁₀Nd₃Y₆B₂₀非晶鑄片經過948K退火30min得到RE₂Fe₁₄B、Fe₂B和RE_1-xFe₄B₄組成的納米復合磁體，其磁性能為：矯頑力120kA/m，飽和磁化強度1.29T。而Fe₆₄Co₅Nd₆Y₆B₁₉鑄片由納米晶R₂Fe₁₄B和R_1-xFe₄B₄復合而成，其磁性能太低：矯頑力260kA/m，飽和磁化強度0.89T。

其二非晶形成能力太差。如2010年H.W.Chang在Journal?of?Alloys?and?Compounds的2010年489期上發表的論文Magnetic?property?enhancement?of?directly?quenched?Nd-Fe-Bbulk?magnets?with?Ti?substitution中研究了銅模真空吸鑄直徑0.7mm的Nd_yFe_85-x-yTi_xB₁₅(x＝0-4，y＝8-10)園棒磁體。該研究將B含量降低至15at％而同時將Nd含量增加至8-10at％，在提高Nd₂Fe₁₄B體積百分數的同時合金的非晶形成能力大幅度降低，獲得的Nd_yFe_85-yB₁₅(y＝8-10)的鑄態組織晶粒尺寸竟然達到500-800nm，矯頑力只有為1kOe。通過添加3at％的Ti將鑄態組織的晶粒雖然可細化至80-150nm，其最佳磁性能仍然偏低，剩磁只有0.65T，矯頑力820kA/m，磁能積只有70.8kJ/m³。

因此，現有技術形成一個尷尬的兩難境地：由于吸鑄時銅模的冷卻能力所限，為保證合金的非晶形成能力不得不采取低Nd和高B原子分數的合金成分，但磁體的磁性能太低無法滿足工程要求。

發明內容