[發(fā)明專利]一種高性能鑄態(tài)釹鐵硼磁體的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210111095.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN102623166A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔熙貴;崔承云;程曉農(nóng);許曉靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F41/02
• 分類號(hào): H01F41/02;H01F7/02;H01F1/057;C21D1/04;C21D1/773
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種高性能鑄態(tài)釹鐵硼磁體的制備方法。

背景技術(shù)

釹鐵硼永磁材料以其優(yōu)異的磁性能和高的性價(jià)比而被廣泛應(yīng)用于通訊、醫(yī)療、汽車、電子、航空等領(lǐng)域；但其較低的矯頑力與較差的溫度穩(wěn)定性和耐腐蝕性能嚴(yán)重限制其應(yīng)用范圍的拓展，隨著科技的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)︹S鐵硼磁體綜合性能的要求越來越高，因此，開發(fā)高綜合性能的釹鐵硼磁體成為一種必然趨勢(shì)。

釹鐵硼永磁材料的磁性能主要來源于Nd₂Fe₁₄B硬磁相，但與磁體的微觀組織結(jié)構(gòu)也密切相關(guān)，釹鐵硼磁體是一種多晶復(fù)相材料，通常由粉末冶金工藝制得，其晶粒大小、晶界相分布、晶粒取向等對(duì)磁性能有顯著影響；經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，釹鐵硼磁體的磁性能得到很大的發(fā)展，最大磁能積已高達(dá)474?kJ/m³，接近理論值的93%，但是其矯頑力值卻一直得不到有效的提高；雖然硬磁相的磁晶各向異性場(chǎng)較高，但磁體的矯頑力仍然很低，這主要是由其微觀組織引起的；目前，矯頑力的有效提高主要通過重稀土元素Dy和Tb的添加來實(shí)現(xiàn)，但這不僅降低了其磁能積，而且增加成本；另外，微觀組織優(yōu)化尤其是晶粒細(xì)化也是提高矯頑力的重要方法，當(dāng)晶粒尺寸細(xì)化達(dá)到單疇尺寸時(shí)矯頑力達(dá)到最大值；但傳統(tǒng)的粉末冶金制備工藝并不能實(shí)現(xiàn)晶粒的有效細(xì)化，而且還可能引入較多的氧含量，破壞其晶界結(jié)構(gòu)，由此可見，獲得取向完整、晶粒細(xì)小與晶界均勻分布的微觀結(jié)構(gòu)是保證高磁能積和高矯頑力的有效途徑。

針對(duì)上述問題，本發(fā)明從制備工藝入手，提出采用鑄造、大應(yīng)變塑性變形技術(shù)與雙重取向技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合工藝制備高性能釹鐵硼磁體的方法；相對(duì)傳統(tǒng)的粉末冶金工藝，鑄造-大應(yīng)變塑性變形技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，更能夠有效細(xì)化晶粒，均勻化晶界相，避免磁體氧化，實(shí)現(xiàn)磁體矯頑力的顯著提高；在此基礎(chǔ)上，施以雙重取向技術(shù)不僅能夠使晶粒取向完整，保證高的磁能積，而且能夠進(jìn)一步優(yōu)化晶界結(jié)構(gòu)，提高矯頑力，從而實(shí)現(xiàn)高性能鑄態(tài)釹鐵硼磁體的制備。

發(fā)明內(nèi)容

釹鐵硼磁體的磁能積高，但其矯頑力低，溫度穩(wěn)定性差，這嚴(yán)重限制了其應(yīng)用，為拓展其應(yīng)用范圍，滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需求，必須在保證較高磁能積的前提下有效提高其矯頑力和溫度穩(wěn)定性；在減少重稀土元素應(yīng)用的條件下，細(xì)化晶粒，均勻化晶界相是提高其矯頑力的有效途徑，但傳統(tǒng)的粉末冶金工藝并不能有效細(xì)化晶粒，從而導(dǎo)致矯頑力得不到有效提高。本發(fā)明的目的是為解決上面的問題，提供一種高性能鑄態(tài)釹鐵硼磁體的制備方法，其通過鑄造、大應(yīng)變塑性變形技術(shù)與雙重取向技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合工藝，有效細(xì)化晶粒尺度，控制晶界結(jié)構(gòu)與晶粒取向，從而制備晶粒細(xì)小、晶界相均勻分布、晶粒取向完整的高性能釹鐵硼磁體，獲得高矯頑力與高磁能積的良好匹配。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：采用鑄造、大應(yīng)變塑性變形技術(shù)與雙重取向技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合工藝制備高性能鑄態(tài)釹鐵硼磁體，獲得細(xì)小的主相晶粒、均勻分布的晶界相與取向完整的晶粒，進(jìn)而提高其磁性能。

一種高性能鑄態(tài)釹鐵硼磁體的制備方法，包括鑄造的步驟、真空高溫回火的步驟、細(xì)化鑄錠組織的步驟、對(duì)細(xì)化組織后的鑄錠進(jìn)行熱變形調(diào)控磁織構(gòu)的步驟和對(duì)取向后的鑄錠進(jìn)行真空低溫回火改善晶界結(jié)構(gòu)的步驟，其特征在于：在對(duì)細(xì)化組織后的鑄錠進(jìn)行熱變形處理后，增加對(duì)熱變形后的鑄錠進(jìn)行真空強(qiáng)磁場(chǎng)熱處理的步驟，進(jìn)一步強(qiáng)化磁織構(gòu)，制得取向完整的鑄態(tài)磁體，所述的強(qiáng)磁場(chǎng)熱處理工藝參數(shù)為：磁場(chǎng)強(qiáng)度為2-20T，熱處理溫度為500-900℃，熱處理時(shí)間為1-4h。

所述的一種高性能鑄態(tài)釹鐵硼磁體的制備方法，其具體步驟為：

1)?按照磁體成分稱量各元素原料，將其混合；

2)?將混合原料放入真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，待精煉后進(jìn)行澆注，獲得鑄錠；

3)?將鑄錠進(jìn)行真空高溫回火，消除α-Fe，均勻化組織；

4)?將均勻化后的鑄錠用塑韌性金屬包套并預(yù)熱，然后進(jìn)行背壓-等通道轉(zhuǎn)角大塑性變形，細(xì)化鑄錠組織；

5)?將細(xì)化組織后的鑄錠進(jìn)行熱變形，調(diào)控磁織構(gòu)；

6)?將熱變形后的鑄錠進(jìn)行真空強(qiáng)磁場(chǎng)熱處理，進(jìn)一步強(qiáng)化磁織構(gòu)，制得取向完整的鑄態(tài)磁體；

7)?將取向后的磁體進(jìn)行真空低溫回火，改善晶界結(jié)構(gòu)，獲得高性能的磁體。