[發明專利]高溫混合永磁體及其形成方法

有效

• 申請號: 201510612272.1
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105469917B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 李萬鋒;C柄·榮;朱樂儀;梁峰;邁克爾·W·德格內爾;楊俊
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F1/047;H01F41/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 張紅;武慧南

在至少一個實施例中，公開了一種混合永磁體及其形成方法。所述磁體可以包括Nd?Fe?B合金的多個各向異性區域和MnBi合金的多個各向異性區域。Nd?Fe?B合金的區域和MnBi合金的區域可以在混合磁體內基本上均勻地混合。Nd?Fe?B區域和MnBi區域可以具有相同的或相似的尺寸。可以通過均勻地混合MnBi和Nd?Fe?B的各向異性粉末，在磁場中使粉末混合物取向，并且固結粉末混合物以形成各向異性的混合磁體，來形成該磁體。該混合磁體可以在高溫下具有改善的矯頑力，同時仍維持高的磁化強度。

技術領域

本公開涉及高溫混合永磁體，例如，用于電機的高溫混合永磁體。

背景技術

燒結的釹-鐵-硼(Nd-Fe-B)磁體在當前的永磁體中具有最高的磁能積。然而，燒結的Nd-Fe-B磁體具有大約312℃相對低的居里溫度，這可能會妨礙燒結的Nd-Fe-B磁體被用于諸如電動車輛和風力渦輪機的一些高溫應用。已經采取一些方法來改善燒結的Nd-Fe-B磁體的熱穩定性。合金化是一種已經被研究的方法。鈷代替鐵可以增大居里溫度；然而，這種方法也可能減小各向異性場從而降低磁體的矯頑力。另一種已經嘗試的方法是鏑(Dy)或鋱(Tb)代替Nd。添加這些重稀土元素可以顯著地增大硬磁R₂Fe₁₄B(R＝稀土)相的各向異性場。盡管通過這種代替可以有效地增大燒結的Nd-Fe-B磁體的矯頑力，但是Dy-Fe和Tb-Fe中這些重稀土元素的自旋矩與Fe的自旋矩之間的反平行耦合導致飽和磁化強度顯著減小。另外，Dy和Tb比Nd昂貴得多并且相對于Nd很不豐富。

除合金化之外，另一提高Nd-Fe-B磁體的熱穩定性的方法是形成混合磁體，所述混合磁體是磁性質彼此補償的不同永磁體的混合物。例如，一種具有高磁化強度的磁體和另一種有高的熱穩定性的磁體。由于偶極相互作用，高磁化強度材料的耐熱性可以由高熱穩定性材料改善。在以前的研究中，已經使用釤-鈷(Sm-Co)合金作為高熱穩定性材料，尤其是SmCo₅和Sm₂Co₁₇，因為與Nd₂Fe₁₄B相比它們具有高得多的居里溫度。

發明內容

在至少一個實施例中，提供了一種混合磁體，所述混合磁體包括：Nd-Fe-B合金的多個各向異性區域和MnBi合金的多個各向異性區域。Nd-Fe-B合金的區域和MnBi合金的區域可以在混合磁體內基本均勻地混合。在一個實施例中，Nd-Fe-B合金的區域和MnBi合金的區域可以是基本上相同的尺寸，諸如在100nm至50μm之間。

在磁體中MnBi合金與Nd-Fe-B合金的比可以是按重量計從40/60至60/40。MnBi合金的區域可以是低溫相(LTP)MnBi并且Nd-Fe-B合金的區域可以包括Nd₂Fe₁₄B。在一個實施例中，Nd-Fe-B合金的區域和MnBi合金的區域均是單一晶粒。Nd-Fe-B合金的區域和MnBi合金的區域中的每個可以在相同的方向上磁取向。在一個實施例中，磁體的表面區域相對于磁體的主體區域具有增大的MnBi合金含量。

在至少一個實施例中，提供了形成混合永磁體的方法。所述方法可以包括混合Nd-Fe-B合金的多個各向異性顆粒和MnBi合金的多個各向異性顆粒以形成基本上均勻的磁性粉末，在磁場中使均勻的磁性粉末取向，并固結均勻的磁性粉末以形成各向異性永磁體。

在一個實施例中，Nd-Fe-B合金的顆粒和MnBi合金的顆粒可以是基本相同的尺寸，諸如在100nm至50μm之間。混合步驟可以包括以MnBi與Nd-Fe-B的比按重量計為40/60至60/40來混合Nd-Fe-B合金的顆粒和MnBi合金的顆粒。固結步驟可以在300℃或更低的溫度下執行，或可以包括放電等離子體燒結或微波燒結。

在至少一個實施例中，提供了一種混合磁體，所述混合磁體包括Nd-Fe-B合金的多個各向異性區域和MnBi合金的多個各向異性區域。Nd-Fe-B合金的區域和MnBi合金的區域可具有1:2至2:1的尺寸比。