[實用新型]一種釹鐵硼永磁材料的磁場輔助直接鑄造裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420128689.1
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN203817347U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉仲武;趙利忠;鄭志剛;李偉;王剛;鐘喜春;余紅雅;曾德長
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22D27/02
• 分類號: B22D27/02;H01F7/00;H01F1/057
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及一種釹鐵硼永磁材料的制備裝置，特別涉及一種釹鐵硼永磁材料的磁場輔助直接鑄造裝置。

背景技術

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，廣泛應用于各類機電產品中，其市場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、粘結或熱變形（模鍛）得到燒結磁體、粘結磁體和熱變形磁體。磁體制備工藝復雜、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，燒結磁體存在晶粒粗大、無法制備納米復合磁體的缺點；粘結磁體中，粘結劑導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、工藝簡單的高致密NdFeB磁體制備技術顯得非常重要。

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，當金屬溶液觸碰到銅模后，迅速冷卻得到銅模內腔尺寸的樣品，這種制備方法具有以下優(yōu)勢：首先簡化了工序，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，冷卻速度遠低于表面的冷卻速度，晶粒很容易形核長大。這樣就導致鑄件整體結構不均勻，對磁體的綜合磁性能的提高和后續(xù)熱處理的設計產生了較大的影響，并限制銅模鑄造方法在實際生產中的應用。由于以上存在的限制，其磁性能已很難通過調節(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。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的缺點，提供一種完全致密，冶金缺陷較少，且組織均勻，晶粒細小的各向異性的釹鐵硼永磁材料的磁場輔助直接鑄造裝置。

本實用新型磁場輔助直接鑄造裝置在鑄造過程中加入一個平行于鑄造方向的輔助鑄造強磁場，在目標區(qū)域提供0.7‐1.2T的靜磁場，通過磁場的作用使晶粒取向，一步形成各向異性的磁體，并細化其晶粒，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，以滿足不同產品要求。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

釹鐵硼永磁材料的磁場輔助直接鑄造裝置，包括第一排斥磁體、第二排斥磁體、磁體引導磁體、主磁體、調控磁體、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；主磁體中心下方設有一塊磁場方向為軸向向上的圓盤形的第一排斥磁體，第一排斥磁體外周設有輻射狀充磁的圓環(huán)形的第二排斥磁體；主磁體上端設有調控磁體，調控磁體的磁場方向為沿軸向向下；在調控磁體上方設有第二軟鐵，在調控磁體的外側設有第一軟鐵，主磁體外側設有一個沿軸向向下充磁的圓環(huán)形的磁體引導磁體；第二軟鐵、調控磁體、主磁體中心的圓柱形空腔結構直徑相同；空腔結構中從第二軟鐵、調控磁體到主磁體長度40mm-100mm長的區(qū)域為目標區(qū)域；目標區(qū)域獲得一個軸向磁場，平均值大小為0.7T-1.2T。

優(yōu)選地，在第二排斥磁體中心設有通氣孔。第一排斥磁體、磁體引導磁體、主磁體和調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)形結構。第一排斥磁體和第二排斥磁體等厚度。主磁體與調控磁體徑向尺寸相同。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點和效果：

（1）該釹鐵硼永磁的磁場輔助直接鑄造裝置相對于其它類型供磁裝置來說，設計簡單、成本低廉、操作方便、裝置所占空間小、不需要任何能耗并且磁場方向沿軸線方向向上，平行于鑄造方向并與鑄造方向相反，將鑄造過程磁場所起到的作用最大化。

（2）與傳統(tǒng)制備的燒結和粘結釹鐵硼相比，省去比較繁瑣且成本很高的制粉、燒結或粘結等過程，在熔煉完之后，直接一步成型，樣品的形狀尺寸都可以隨銅模的設計而改變，可操作性較強。而且制備后的樣品，致密度高，機械性能好，冶金缺陷少，大大的增強了磁體的抗腐蝕能力和使用壽命。

（3）過渡族元素所占比例的升高，提高了磁體中硬磁Nd₂Fe₁₄B相(簡稱2:14:1相)的含量，增加了磁體的磁性能。

（4）在平行于鑄造方向的強輔助磁場下鑄造的磁體相對于不加磁場的樣品，其矯頑力和剩磁都有較大的提高。磁場的加入降低了材料的形核能，較多的釹鐵硼晶粒抑制了磁體硬磁相晶粒的長大，改善了組織結構。