[發(fā)明專利]一種釹鐵硼永磁材料及制備方法與磁場(chǎng)輔助直接鑄造裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410105368.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN103894587A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉仲武;趙利忠;鄭志剛;李偉;王剛;鐘喜春;余紅雅;曾德長(zhǎng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D27/02
• 分類號(hào): B22D27/02;H01F7/00;H01F1/057
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種釹鐵硼磁場(chǎng)輔助直接鑄造裝置，特別涉及一種在該輔助磁場(chǎng)系統(tǒng)下直接鑄造釹鐵硼的制備方法。

背景技術(shù)

釹鐵硼(NdFeB)基合金（包括不同成分的稀土‐鐵/鈷‐硼合金）作為室溫綜合磁性能最好的稀土永磁材料，廣泛應(yīng)用于各類機(jī)電產(chǎn)品中，其市場(chǎng)值已接近永磁材料的二分之一并逐年上升。NdFeB磁體的制備目前主要采用粉末冶金路線，首先通過不同的方法得到磁性粉末，然后通過燒結(jié)、粘結(jié)或熱變形（模鍛）得到燒結(jié)磁體、粘結(jié)磁體和熱變形磁體。磁體制備工藝復(fù)雜、工序繁多，粉末冶金缺陷的存在也使材料的整體磁性能降低。此外，燒結(jié)磁體存在晶粒粗大、無法制備納米復(fù)合磁體的缺點(diǎn)；粘結(jié)磁體中，粘結(jié)劑導(dǎo)致磁體致密度降低和剩磁下降、難以獲得各向異性。因此，發(fā)展低成本、工藝簡(jiǎn)單的高致密NdFeB磁體制備技術(shù)顯得非常重要。

近年來銅模鑄造法直接鑄造釹鐵硼磁體，在鑄造過程中，以一定壓力差將熔煉的合金注入一定尺寸和形狀的銅模中，當(dāng)金屬溶液觸碰到銅模后，迅速冷卻得到銅模內(nèi)腔尺寸的樣品，這種制備方法具有以下優(yōu)勢(shì)：首先簡(jiǎn)化了工序，降低了成本；其次解決了材料中的粉末冶金缺陷問題；第三提高了磁體的致密度。

但由于在鑄造過程中鑄件芯部和表面冷卻速度的差異，往往先接觸銅模的外表面冷卻速度較快，較大的過冷度使其跳過了結(jié)晶過程得到了非晶相或晶粒較小的納米晶，而在鑄件芯部，由于溫度梯度的存在，冷卻速度遠(yuǎn)低于表面的冷卻速度，晶粒很容易形核長(zhǎng)大。這樣就導(dǎo)致鑄件整體結(jié)構(gòu)不均勻，對(duì)磁體的綜合磁性能的提高和后續(xù)熱處理的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了較大的影響，并限制銅模鑄造方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。由于以上存在的限制，其磁性能已很難通過調(diào)節(jié)成分得到較大的提高，而制備各向異性的磁體是大幅度提高磁性能的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種完全致密，冶金缺陷較少，且組織均勻，晶粒細(xì)小的各向異性的釹鐵硼永磁體材料。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供所述釹鐵硼永磁體材料的制備方法。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供所述釹鐵硼永磁體材料的磁場(chǎng)輔助直接鑄造裝置。

本發(fā)明磁場(chǎng)輔助直接鑄造裝置在鑄造過程中加入一個(gè)平行于鑄造方向的輔助鑄造強(qiáng)磁場(chǎng)，在目標(biāo)區(qū)域提供0.7‐1.2T的靜磁場(chǎng)，通過磁場(chǎng)的作用使晶粒取向，一步形成各向異性的磁體，并細(xì)化其晶粒，使組織均勻化。并且只要改變鑄造模具的型腔，就可以制備不同尺寸和大小的釹鐵硼磁體，以滿足不同產(chǎn)品要求。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

釹鐵硼永磁材料的磁場(chǎng)輔助直接鑄造裝置，包括第一排斥磁體、第二排斥磁體、磁體引導(dǎo)磁體、主磁體、調(diào)控磁體、第一軟鐵和第二軟鐵；所述主磁體為輻射狀充磁的圓環(huán)形磁體；主磁體中心下方設(shè)有一塊磁場(chǎng)方向?yàn)檩S向向上的圓盤形的第一排斥磁體，第一排斥磁體外周設(shè)有輻射狀充磁的圓環(huán)形的第二排斥磁體；主磁體上端設(shè)有調(diào)控磁體，調(diào)控磁體的磁場(chǎng)方向?yàn)檠剌S向向下；在調(diào)控磁體上方設(shè)有第二軟鐵，在調(diào)控磁體的外側(cè)設(shè)有第一軟鐵，主磁體外側(cè)設(shè)有一個(gè)沿軸向向下充磁的圓環(huán)形的磁體引導(dǎo)磁體；第二軟鐵、調(diào)控磁體、主磁體中心的圓柱形空腔結(jié)構(gòu)直徑相同；空腔結(jié)構(gòu)中從第二軟鐵、調(diào)控磁體到主磁體長(zhǎng)度40mm-100mm長(zhǎng)的區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)區(qū)域；目標(biāo)區(qū)域獲得一個(gè)軸向磁場(chǎng)，平均值大小為0.7T-1.2T。

優(yōu)選地，在第二排斥磁體中心設(shè)有通氣孔。第一排斥磁體、磁體引導(dǎo)磁體、主磁體和調(diào)控磁體均為輻射狀充磁圓環(huán)磁體，由八塊單向充磁的弧形塊拼接成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。第一排斥磁體和第二排斥磁體等厚度。主磁體與調(diào)控磁體徑向尺寸相同。

一種釹鐵硼永磁材料的制備方法，包括如下步驟：

1）將稀土金屬Nd，金屬Co、Fe、Al和非金屬B按如下原子稱重混合如下：

添加Pr、Dy、Tb、Mo、Ti、V、Zr、Nd和C微量添加元素添加量小于1-5份，各元素添加量相等，得到混合原料；

2）將混合原料于真空電弧爐或感應(yīng)加熱爐中，抽真空至10^-3Pa以下，用氬氣清洗爐膛后，再充入氬氣，氬氣充入低于1個(gè)大氣壓并在其保護(hù)下進(jìn)行。在氬氣保護(hù)下進(jìn)行反復(fù)熔煉5到8次，每次熔煉1-3分鐘，熔煉溫度1200-1500℃，得到成分均勻的合金鑄錠；