[發明專利]一種各向異性納米晶復合永磁材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110428088.3
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102436887A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王會杰;李衛;朱明剛;郭朝暉;潘偉;李安華
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: H01F1/01
• 分類號: H01F1/01;B22F3/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 張軍;劉燦強

技術領域

本發明涉及材料制造領域，特別涉及一種各向異性納米晶復合永磁材料及其制備方法。

背景技術

燒結Nd-Fe-B磁體最大磁能積(BH)_max的實驗值已達到59.5MGOe(474kJm^-3)，逼近其理論極限(64MGOe)，進一步發展和提高常規永磁材料磁能積的空間有限(H.Morimoto，Bulletin?Topical?Symposium?Magnetics?Soc.Jap.，147，1(2006))。本領域技術人員經過研究發現復合磁體具有剩磁增強效應，并可能具有高于單相永磁材料的磁能積。

但復合磁體在制備上存在較大難度，這主要是由于兩點：1)如何制備納米尺寸的各向異性顆粒；2)如何將納米各向異性顆粒制備成為完全致密的各向異性復合磁體。

復合磁體中稀土元素總含量低于化合物Nd₂Fe₁₄B中的化學計量數量，因此根據該成分對應的相結構構成，復合磁體中不存在富釹相，而富釹相對磁體的織構產生過程具有決定性作用，大量研究表明不存在富釹相的磁體幾乎不能夠產生任何織構。由于不存在對取向織構產生至關重要的富稀土相，導致復合磁體難以通過熱壓/熱變形方法制備成全密度的納米各向異性納米晶磁體。目前報道的雙相復合納米晶各向異性磁體取向度差，其(BH)_max只有160kJ/m³(20MGOe)左右。而采用傳統化學方法或物理破碎的方法制備的Nd-Fe-B納米顆粒通常為球狀，且不存在各向異性，難以制備成為各向異性大塊復合磁體。

發明內容

本發明的目的在于克服和彌補現有技術中雙相復合納米晶各向同性磁體取向度較差，以及難以制備成大塊各向異性納米晶復合永磁材料的不足，提供一種具有納米級軟硬磁性相組成的各向異性納米晶復合永磁材料。本發明的各向異性納米晶復合永磁材料兼具有軟磁材料的高剩磁和永磁材料高矯頑力，有望成為新一代永磁材料。

本發明通過以下技術方案來實現其目的。

技術解決方案之一在于，本發明的各向異性納米晶復合永磁材料是由由硬磁性相以及包覆在硬磁性相外部的軟磁性相構成；其中，所述硬磁性相為厚度方向30-100nm，寬度方向300-500nm的各向異性片狀晶，且該各向異性片狀晶的易磁化方向與其厚度方向一致；其中，所述硬磁性相為R₂Fe₁₄B；所述各向異性片狀晶具有磁晶各向異性與形狀各向異性；所述軟磁性相成分為Fe、FeCo或FeNi，厚度為5-100nm。

所述硬磁性相R₂Fe₁₄B成分為：(RE1-x?RE′x)₂(Fe1-yTMy)₁₄B，其中RE為釹和/或鐠，RE′是Y，La，Ce，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中的一種或多種稀土元素；TM是Co，Ni，Mn，Cr，Al，Sn，Ga，Ti，Zn，Zr，Mo，Ag，W，Nb和Cu中的一個或多個過渡族元素；其中，x為0～0.4，y為0～0.4。本發明的各向異性納米晶復合永磁材料是將各向異性納米晶磁粉通過熱壓致密化制備而成。

本發明的另一技術解決方案在于，提供一種各向異性納米晶復合永磁材料的制備方法，其特點在于，在硬磁性相的外部包覆軟磁性相以形成各向異性納米晶復合磁體，其中，所述硬磁性相為各向異性片狀晶，且該各向異性片狀晶的易磁化方向與其厚度方向一致；其制備步驟如下：

1)用冶煉得到的合金鑄錠通過快淬或機械合金化制備納米晶磁粉；

2)將所述納米晶磁粉通過熱壓工藝熱壓成為完全致密化各向同性磁體；

3)將所述各向同性磁體通過熱變形制備成各向異性磁體；該熱變形各向異性磁體由各向異性片狀晶及富稀土相構成；

4)將所述各向異性磁體經過破碎，并去除磁體表面的富稀土相，得到易磁化方向與片狀晶厚度方向一致的各向異性片狀晶；

5)通過物理或化學方法在所述各向異性片狀晶表面涂覆或包覆軟磁性相，得到納米復合片狀晶粒；

在各向異性片狀晶與軟磁性相之間還可通過物理或化學方法包覆納米級的Ti，Nb、Mo，V，W，Cu等非磁性層。

6)通過熱壓方法將所述納米復合片狀晶粒制備成為大塊全密度各向異性納米晶復合永磁材料，其易磁化方向平行于熱壓壓力方向。