[發明專利]一種高性能釹鐵硼磁體的快速成形方法

有效

• 申請號: 201310638198.1
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103632835A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 崔熙貴;崔承云;程曉農;許曉靜;張潔
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/057;H01F1/08;B22F3/16
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及永磁材料制備技術領域，特指一種高性能釹鐵硼磁體的快速成形方法。

背景技術

釹鐵硼磁體是具有優異綜合磁性能、高性價比和易加工等優點的新一代稀土永磁材料，現已廣泛應用于各種高新技術產業領域，尤其適宜應用于要求小型化、輕量化、集成化的各種換代產品中。

釹鐵硼磁體的磁性能主要來源于Nd₂Fe₁₄B硬磁相的內稟磁參量，如各向異性場、飽和磁化強度等，同時與磁體的微觀結構密切相關，如晶粒尺度、晶界結構等。粉末冶金工藝是制備高性能釹鐵硼磁體的重要方法之一，目前通過此工藝制得的燒結釹鐵硼磁體的最大磁能積已接近理論值的93%，但是其實際矯頑力僅為理論值的1/3-1/30。此外，粉末冶金工藝過程復雜，容易引入較多的氧含量，且不易實現晶粒的有效細化。這不僅不利于釹鐵硼磁體綜合性能的提高，而且浪費能源，增加了生產成本。

基于此，制備工藝簡單的鑄造-熱變形工藝引起了廣泛的關注，其也成為制造釹鐵硼磁體的重要方法之一。但是鑄造工藝獲得的釹鐵硼鑄錠存在組織粗大、均勻性差、易形成α-Fe軟磁相等問題，嚴重制約了磁體磁性能的提高。釹鐵硼鑄錠組織對于制備高性能的熱變形磁體具有重要影響。因此，為了提高釹鐵硼磁體的磁性能，必需優化其顯微組織結構，尤其是鑄錠組織。理想的釹鐵硼鑄錠組織通常是：Nd₂Fe₁₄B硬磁相晶粒細小；無α-Fe軟磁相析出及晶界富釹相分布盡可能均勻。為此，需要發展一種新的釹鐵硼磁體制備工藝，在保證具有優良組織結構的前提下，簡化制備工藝，提高生產率，降低生產成本。

針對上述問題，本發明提出采用速凝甩帶工藝、磁場輔助激光熔化沉積技術與熱變形工藝相結合的復合工藝以逐層鋪帶與逐層取向熔化沉積的方式快速制備高性能釹鐵硼磁體的方法。速凝甩帶工藝可以有效抑制α-Fe軟磁相的析出，細化主相Nd₂Fe₁₄B的組織結構，使富釹相均勻分布于主相界面；其不僅提供了磁場輔助激光熔化沉積所用的帶材，而且為后續工藝做好組織準備。磁場輔助激光熔化沉積技術是一種柔性高的磁取向快速凝固成形工藝，其快速凝固的特點使制得的釹鐵硼磁體主相晶粒細小，無α-Fe軟磁相析出，而且保持了速凝薄帶中富釹相均勻分布的特點，其適合制備各種大小和形狀的釹鐵硼磁體；另外，磁場取向能夠誘導產生一定的磁織構，這都有助于最終磁體性能的提高。熱變形工藝在磁場取向的基礎上進一步強化了磁體織構，提高了磁體致密度。上述三種工藝的結合不僅能夠獲得優化的磁體組織結構，而且簡化了制備工藝，降低了生產成本。

發明內容

本發明的目的是為解決現有技術存在的問題，提供一種高性能釹鐵硼磁體的快速成形方法，其特征在于采用速凝甩帶工藝、磁場輔助激光熔化沉積技術與熱變形工藝相結合的復合工藝抑制軟磁相形成，細化晶粒組織，均勻化富釹相分布，誘導形成磁織構，快速制備出高性能釹鐵硼磁體。

本發明解決上述問題的技術方案是：采用速凝甩帶工藝、磁場輔助激光熔化沉積技術與熱變形工藝相結合的復合工藝以逐層鋪帶與逐層取向熔化沉積的方式快速制備高性能釹鐵硼磁體，獲得優化的微觀組織結構，提高磁體綜合性能。其步驟為：

1)?按照磁體成分稱量各元素原料，將其混合；

2)?通過速凝甩帶工藝制得釹鐵硼合金薄帶；

3)?將釹鐵硼合金薄帶在保護氣氛或真空下逐層進行磁場輔助激光熔化沉積，制得釹鐵硼磁體；

4)?將釹鐵硼磁體進行熱變形，強化磁織構；

5)?將熱變形釹鐵硼磁體進行真空低溫回火，改善晶界結構，提高磁體性能。

所述的磁體成分的原子百分比為Nd_aR_bFe_100-a-b-c-dB_cM_d，其中14≤a+b≤18，0.1≤b≤5，6≤c≤8，0.1≤d≤4，R為Pr、Dy、Tb、Ho、Gd元素中的一種或幾種，M為Al、Cu、Ga、Mg、Zn、Sn、Si、Co、Ni、Nb、Zr、Ti、W、V、Hf元素中一種或幾種。

所述的磁場為強磁場，磁場強度為10-20T。

所述的激光為連續激光，激光熔化沉積的工藝參數為：激光功率300-5000W，掃描速度10-100mm/s，光斑直徑0.2-1mm，搭接率20%-80%。

所述的熱變形工藝參數為：溫度為650-1000℃，壓力為50-300MPa。