[發(fā)明專利]一種新型無稀土納米復(fù)合永磁材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110393071.9
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102610346A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉婷婷;張朋越;楊杭福;葛洪良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: H01F1/01
• 分類號: H01F1/01;H01F41/02;C22C38/06;C22C33/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 王雪

技術(shù)領(lǐng)域

一種新型無稀土納米晶復(fù)合永磁材料及其制備方法，尤其是指一種元素取代效應(yīng)、機(jī)械合金化與熱壓技術(shù)的制備方法，并通過納米晶永磁相和納米晶軟磁相之間的交換耦合作用獲得高磁性能永磁材料的組成配方及其制備方法，屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

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背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在汽車、航空航天等領(lǐng)域，各種極端環(huán)境條件下，對于各種材料有著更嚴(yán)格的要求。永磁體作為最重要功能的材料，在國民經(jīng)濟(jì)和科技領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣。目前NdFeB磁體因其高的磁性能和良好的機(jī)械性能，備受人們的關(guān)注。但由于NdFeB磁體的居里溫度僅為318℃，工作溫度大都低于100℃，因此極大的限制其在高溫度的使用。MnBi合金是一種傳統(tǒng)的磁性材料，居里溫度可達(dá)360℃，而且具有正的矯頑力溫度系數(shù)特性，因此受到人們廣泛的研究和關(guān)注。Savitsky等人[Savitsky?E?M,?Torchinova?R?S,?J?Cryst?Growth,?1981.?52:?5191]曾系統(tǒng)的報道了MnBi合金磁性能，測量了MnBi合金的熱磁曲線，并發(fā)現(xiàn)MnBi合金的矯頑力隨粒徑的減小而增大，預(yù)測其最大磁能積可達(dá)18MOe。Morikawa?[Morikawa?H,?Sasaa?K,?Mater?Trans?J?IM?,1998,?39:?8141]報道了MnBi合金的矯頑力最高達(dá)可達(dá)25.8kOe，并發(fā)現(xiàn)通過改進(jìn)工藝和摻雜新的元素，可制備出具有更高磁性能的MnBi永磁體，特別是適用于高溫條件下使用。

雖然MnBi合金具有高的矯頑力，正的溫度系數(shù)，高的居里溫度，然而其磁能積遠(yuǎn)低于NdFeB的磁能積。α-Fe相為軟磁體，具有高的剩磁，低的矯頑力。目前的研究表明，當(dāng)軟磁相與永磁相的顆粒減小到一定程度，在納米晶條件下復(fù)合，將產(chǎn)生磁交耦作用，這將有效地提高材料的磁能積。

本發(fā)明采用機(jī)械合金化方法來降低材料的晶粒尺寸，提高矯頑力，同時使球磨后的軟磁相和永磁相在納米尺度上產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁交耦作用，增強(qiáng)磁體的磁性能。另外，涉及的摻雜元素主要是三價鋁金屬元素，這類的元素的專利和文獻(xiàn)報道較少。目前關(guān)于NdFeB、SmCo永磁體與α-Fe軟磁體復(fù)合的研究較多，但關(guān)于MnAlBi與α-Fe復(fù)合永磁體的研究報道較少。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種軟磁相和硬磁相之間在納米尺度范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的交換耦合作用，磁能積較高，磁體性能高的新型無稀土納米復(fù)合永磁材料，為了達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

所述永磁材料的合金配方組成式為?Mn_1.08(Al_xBi_1-x)/α-Fe，其中摩爾分?jǐn)?shù)x滿足0.2<x≤0.8；所述永磁材料以Mn_1.08(Al_xBi_1-x)為永磁相，α-Fe為軟磁相，其中Mn_1.08(Al_xBi_1-x)和α-Fe的重量百分比y為0<y≤0.5。

通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明磁能積較高，磁體性能高。

本發(fā)明還提供上述永磁材料的制備方法，其制備方法包括以下幾個步驟：

（1）采用熔煉法將已配好的原料放入在氬氣保護(hù)下的電弧熔爐中，熔煉得到?Mn_1.08(Al_xBi_1-x)合金鑄錠;

（2）快淬薄帶：在Ar氣氛保護(hù)下，將步驟(1)制得的Mn_1.08(Al_xBi_1-x)合金鑄錠通過旋轉(zhuǎn)的水冷金屬輪甩制成快冷薄帶；

（3）?將步驟(2)所制備的Mn_1.08(Al_xBi_1-x)合金薄帶和納米晶α-Fe混合后，經(jīng)球磨后得到復(fù)合納米晶兩相的混料;

(4)??利用熱壓方法將步驟(3)所制得的復(fù)合納米晶兩相的混料壓制成塊狀Mn_1.08(Al_xBi_1-x)/?α-Fe永磁體。

通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明采用機(jī)械合金化方法來降低材料的晶粒尺寸，提高矯頑力，同時使球磨后的軟磁相和永磁相在納米尺度上產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁交耦作用，增強(qiáng)磁體的磁性能。

附圖說明

圖1為不同組分的雙相納米晶Mn1.08(AlxBi1-x)/ɑ-Fe永磁體的磁滯回線。

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具體實(shí)施方式