[發(fā)明專利]一種亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金氮化晶化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710228961.1
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106960712B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王書桓;趙定國;宋春燕;張凱旋;柳昆
• 申請（專利權(quán)）人: 華北理工大學(xué)
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F41/02;C21D1/26;C21D1/773;C23C8/26
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明提供了一種亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金氮化晶化的方法，包括：將熔融態(tài)釤鐵合金進(jìn)行快冷驟凝處理，得到亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金；將所述亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金進(jìn)行滲氮處和初步晶化處理，獲得氮化釤鐵合金；將所述氮化釤鐵進(jìn)行退火和晶化處理，得到釤鐵氮系永磁材料。對亞穩(wěn)態(tài)材料進(jìn)行氮化時，由于亞穩(wěn)態(tài)合金中存在大量的流變單元，利于氮原子的擴(kuò)散和均勻化，可顯著增加合金的滲氮量，并使得氮原子分布均勻；本發(fā)明在Sm₂Fe₁₇N_x分解前完成晶化，減少或避免了形成氮化物，并且具有細(xì)化的微觀組織結(jié)構(gòu)；另外，本發(fā)明提供的方法滲氮速度快，提高了釤鐵合金制備釤鐵氮磁性材料的氮化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金氮化晶化的方法。

背景技術(shù)

稀土永磁材料已經(jīng)歷經(jīng)了三代發(fā)展，伴隨著器件小型化的發(fā)展趨勢，釤鐵氮磁體規(guī)避了第三代稀土永磁材料—釹鐵硼在物理特性上的一些弱點(diǎn)，成為新一代稀土永磁材料的研究熱點(diǎn)。氮原子的引入使釤鐵氮化合物具有了優(yōu)異的磁性能，因此氮化處理在釤鐵氮磁體制備中起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的釤鐵氮永磁體制備過程中的氮化處理工藝流程基本相同，都是晶化處理釤鐵合金后，對具有穩(wěn)定Th₂Zn₁₇晶體結(jié)構(gòu)的Sm₂Fe₁₇化合物進(jìn)行氣體-固相反應(yīng)法氮化處理，只是介質(zhì)和狀態(tài)有所不同，可以概括為單一氣體氮化工藝和混合氣體氮化工藝。從釤鐵氮微觀結(jié)構(gòu)的分析上可看出，氮的引入使氮原子占據(jù)了Sm₂Fe₁₇化合物晶格間隙位置，形成晶格畸變，單胞體積發(fā)生膨脹5~7%，而原化合物的結(jié)構(gòu)并沒有變化。這種晶態(tài)氮化處理時間長、極易導(dǎo)致釤鐵合金氮化不完全、氮分布不均勻等情況。

目前，一些授權(quán)或公開的發(fā)明專利涉及到釤鐵合金在氮化工藝領(lǐng)域的應(yīng)用，如專利文獻(xiàn)CN 104347214 B提出了一種氮化物稀土永磁粉的制備方法，采用周期性氮化處理方式，但是依然是對晶態(tài)釤鐵合金進(jìn)行氮化處理，反復(fù)氮化時間、周期較長。發(fā)明專利[申請?zhí)朇N 101599329 B]提出了一種含氮稀土磁粉及其制備方法，其氮化工序是通過添加部分有機(jī)物增大氮的擴(kuò)散速度，提高氮的含量。除此之外，北京科技大學(xué)申請的專利CN02159665.4和CN 03150162.1，以及日本大同特殊鋼株式會社在中國申請的專利CN01123172.6所涉及到釤鐵氮制備過程中的氮化工序皆是以R和Fe為原料制備出具有晶體結(jié)構(gòu)的R-Fe合金，再在含氮的單一氣體或者混合氣體中滲氮制備成R-Fe-N化合物。

金屬或合金在快速凝固過程中，由于冷卻速率極大，熔體原子的無序排列狀態(tài)被凍結(jié)下來，可以得到非晶態(tài)。根據(jù)有效結(jié)構(gòu)理論，周堯和等指出金屬熔體的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于固體中產(chǎn)生了原子大小的“空位”，而非晶將這些“空位”更多地保存了下來。近年來汪衛(wèi)華等研究表明，在非晶的形成過程中，合金內(nèi)部凍結(jié)了大量的“缺陷”，即所謂的流變單元，流變單元中的原子能量更高、流動性更好、排列更加松散，非晶中具有可使N原子進(jìn)入的位置，并且不存在晶位的限制。中國專利“一種鐵氮硼納米晶軟磁材料及其制備方法”將快淬制備的Fe₉₂B₈非晶條帶置于管式氣氛爐中進(jìn)行氮化，氮化是在體積分?jǐn)?shù)為92%的NH₃與體積分?jǐn)?shù)為8%的H₂的混合氣體中進(jìn)行，制備出了軟磁材料。

目前，直接對亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金進(jìn)行氮化處理，制備出含氮釤鐵合金永磁材料的相關(guān)研究還未有報道。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金氮化晶化的方法，本發(fā)明提供的方法滲氮速度較快，且氮原子分布較為均勻。

本發(fā)明提供了一種亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金氮化晶化的方法，包括：

將熔融態(tài)釤鐵合金進(jìn)行快冷驟凝處理，得到亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金；

將所述亞穩(wěn)態(tài)釤鐵合金進(jìn)行滲氮處和初步晶化處理，獲得氮化釤鐵合金；