本發明專利技術公開了一種共晶合金氫化物摻雜提高燒結釹鐵硼磁體矯頑力的方法，其包括如下步驟：步驟一，稀土鐵硼主相合金的制備；步驟二，低熔點輕稀土共晶合金的制備；步驟三，混合粉末的制備；步驟四，將所述混合粉末在磁場中壓制成型后等靜壓制；步驟五，將等靜壓制的坯料依次進行預燒結、燒結以及退火，從而得到燒結磁體。本發明專利技術方法同時實現對磁體晶界相磁性和晶粒尺寸的高效調控，從而大幅度提高材料的矯頑力，其在保證磁體其他性能的條件下，可將矯頑力由13kOe提高至20kOe以上。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及提高釹鐵硼磁體性能的方法，具體涉及一種，該方法中摻雜的共晶合金氫化物為低熔點非磁性輕稀土共晶合金氫化物。
技術介紹
稀土鐵硼是當前稀土永磁材料的主導產品，其中又以釹鐵硼為代表。釹鐵硼燒結磁體是各向異性的，磁性能是永磁之冠，應用日益廣泛。近些年來，綠色經濟和低碳經濟浪潮席卷全球，強烈要求節能減排以保證未來經濟可持續發展。在此形勢下混合動力汽車和電動汽車得到了迅猛發展，與此同時作為汽車中重要元器件原料的釹鐵硼燒結磁體，其需求量也急劇增加。這種新型市場不僅要求釹鐵硼燒結磁體具有很高的磁能積，而且還要具有高的溫度特性，以便在工作溫度高于150°C的情況下仍然可以提供足夠的磁場。為此需要將現有的不含重稀土燒結釹鐵硼磁體的室溫矯頑力由現有的IOkOe提高到20k0e以上或更高，因此制備具有高矯頑力的釹鐵硼燒結磁體是當前的研究熱點。為了提高釹鐵硼燒結磁體的矯頑力，國內外的研究人員進行了積極的研究和探討。根據對燒結磁體微觀結構及其磁硬化機制的考察，普遍認為燒結釹鐵硼磁體中的富釹晶界相起著很好的磁隔離作用，主相晶粒彼此不直接接觸，晶粒之間的耦合作用很弱，因此據此判斷其矯頑力機制是形核為主。然而近來日本的Hono小組發現，燒結釹鐵硼的晶界層中鐵磁性兀素含量聞達65at.%,晶界相呈現鐵磁性，這就意味著晶粒之間其實也存在著很強的耦合作用，因此要想提高燒結磁體的矯頑力還必須降低晶界層的鐵磁性元素含量。在開展基礎研究的同時，也從實踐上探討了有助于提高釹鐵硼燒結磁體矯頑力的方法，歸納起來我們可以把它們分為以下兩大類:第一類方法是通過元素替代，改善Nd2Fel4B的內稟性質來實現。譬如添加重稀土元素Dy和Tb，可提高主相的磁晶各向異性場，同時由于它們的磁矩與Fe亞點陣磁矩反平行耦合，因此可同時降低材料的矯頑力溫度系數和剩磁溫度系數，最終改善材料的溫度特性。基于這一指導思想，研究人員先后提出了(I)在母合金中通過熔煉直接添加重稀土元素、(2)采用雙合金法添加含Dy的晶界相、(3)納米Dy氫化物摻雜和(4)在燒結磁體表面擴散鏑等手段提高燒結磁體的矯頑力，并相應提高了磁體最高使用溫度。但是重稀土元素資源有限且價格昂貴，因此市場迫切需求無重稀土且依然具有高矯頑力和高溫度穩定性的釹鐵硼燒結磁體。第二類方法就是不依賴重稀土元素，而是僅僅通過調控燒結磁體的微觀結構，改變其磁化和反磁化行為，影響材料的矯頑力機理，最終實現材料溫度特性的改善。其實調控燒結磁體的微觀結構可以從調整燒結磁體的晶界相和晶粒尺寸兩個方面著手解決。調整燒結磁體的晶界相代表性的研究工作是通過在最初釹鐵硼母合金煉制過程中添加一些合金元素譬如Al和Cu等，使晶界富Nd相變得更加連續和光滑，減少晶界相與主相晶粒界面的尖端部分，提高形核場，從而改善材料的矯頑力。調控燒結磁體主相的晶粒尺寸就是細化主相的晶粒尺寸。由于較小的晶粒減少了晶界處反磁化疇形核的可能性和局部退磁散射場，因此細化晶粒可以提高磁體的矯頑力。同時當晶粒尺寸細化到Nd2Fel4B相的單疇粒子尺寸時，磁疇的反轉將從疇壁移動轉換到一致轉動，這也有利于提高磁體的矯頑力。在大量的研究工作中發現燒結磁體的矯頑力與晶粒尺寸基本服從如下的經驗公式Hc=24-2.61n (D2)。然而在過去的研究工作中燒結磁體中晶粒尺寸細化到3微米一個臨界值，進一步降低磁體的矯頑力不升反降。近來日本的Sagawa等人采用He氣流磨技術突破了上述臨界值，他們成功將Nd2Fel4B的顆粒尺寸由5 μ m減小到了 3 μ m,使得不含重稀土元素的燒結磁體的矯頑力達到了 20k0e。降低燒結磁體晶界層中鐵磁性元素的含量和細化主相的晶粒尺寸都有助于提高燒結磁體的矯頑力，可是到目前還沒有一種有效的方法可以同時實現對晶界相和主相晶粒的合適調控，從而最大限度地提高磁體的矯頑力。
技術實現思路
針對現有技術的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種。本專利技術利用低熔點非磁性輕稀土共晶合金氫化物摻雜提高燒結釹鐵硼磁體矯頑力，在這種方法中，我們利用輕稀土共晶合金低熔點的特點在燒結工藝早期通過低溫預燒結實現對主相的包敷從而避免后續燒結過程中晶粒的合并長大，即阻止了晶粒的生長，同時利用輕稀土共晶合金非磁性的特點大幅度降低晶界相的鐵磁性。因此可以同時實現對磁體晶界相磁性和晶粒尺寸的聞效調控，從而大幅度提聞材料的矯頑力。為了實現上述目的，本專利技術采用了以下技術方案:一種，包括如下步驟:步驟一，稀土鐵硼主相合金的制備，按原子百分比所述稀土鐵硼主相合金的成分為 ReaFebBcMd,其中 Re 代表 La，Ce，Pr, Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Y 中的一種或幾種；M 代表 C，Al，Si, Ti, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb 中的一種或幾種，4〈a〈20，60〈b〈90，4〈c〈10，0〈d〈10 ；步驟二，低熔點輕稀土共晶合金的制備，按原子百分比所述低熔點輕稀土共晶合金的成分為XeYf,其中X代表La，Pr，Nd中的一種或幾種，Y代表Cu，Fe，Zn，Ni，Co，Al，Mn中的一種或幾種，0〈e〈100，0〈f〈100 ；步驟三，將所述稀土鐵硼主相合金和所述低熔點輕稀土共晶合金按比例混合后，依次通過氫破碎和氣流磨工藝制得混合粉末；步驟四，將所述混合粉末在磁場中壓制成型，然后將壓制成型的生坯進行等靜壓制；步驟五，將所述等靜壓制后得到的坯料依次進行預燒結、燒結以及退火熱處理，從而得到燒結磁體。在上述方法中，在所述步驟一中，所述稀土鐵硼主相合金的制備具體可以為:將純度為99.9%以上的Re稀土、鐵、鐵硼合金以及M原料進行熔煉以得到的稀土鐵硼主相合金鑄錠或速凝薄片。優選地，所述稀土鐵硼主相合金的制備是采用速凝工藝將原料制成稀土鐵硼主相合金速凝薄片；更優選地，所述速凝薄片的厚度為0.2?0.8mm (比如0.2mm、0.3mm、0.5mm、0.6mm或0.75mm),斷面微觀組織中柱狀晶的寬度為0.2?10 μ m (比如0.3 μ m>0.5 μ m>2 μ m>4 μ m>7 μ m>8 μ m 5? 9ym)。在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述步驟一中，按原子百分比所述稀土鐵硼主相合金的成分為ReaFebBeMd,其中Re代表Pr和/或Nd ；M代表C，Al，Si，Ti，Mn，Co,Cu，Zn，Ga，Zr，Nb中的一種或幾種，12〈a〈16，75〈b〈80，5〈c〈7，2〈d〈3。更優選地，按原子百分比所述稀土鐵硼主相合金的成分為 Ndltl.9Pr3.!Fe77.4Co2.4B6.0Ga0.A。, 1、Nd10Pr4Fe77.4CoL4B6./I1.0Ga0.1Cu0.1 或者 Nd14Fe77.4CoL 9B6 0A10.5Ga0 iCu0.1。在上述方法中，在所述步驟二中，所述低熔點輕稀土共晶合金的制備具體可以為:將純度為99.9%以上的X輕稀土以及Y金屬原料進行熔煉以得到的低熔點輕稀土共晶合金鑄錠或速凝薄片。作為一種優選實施方式，所述低熔點輕稀土共晶合金的制備是采用速凝工藝將原料制成低熔點輕稀土共晶合金速凝薄片；更優選地，所述速凝薄片的厚度為0.05 ~0.5mm (比如 0.lmm、0.2m本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種共晶合金氫化物摻雜提高燒結釹鐵硼磁體矯頑力的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一，稀土鐵硼主相合金的制備，按原子百分比所述稀土鐵硼主相合金的成分為ReaFebBcMd，其中Re代表La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Y中的一種或幾種；M代表C，Al，Si，Ti，Mn，Co，Cu，Zn，Ga，Zr，Nb中的一種或幾種，4<a<20，60<b<90，4<c<10，0<d<10；步驟二，低熔點輕稀土共晶合金的制備，按原子百分比所述低熔點輕稀土共晶合金的成分為XeYf，其中X代表La，Pr，Nd中的一種或幾種，Y代表Cu，Fe，Zn，Ni，Co，Al，Mn中的一種或幾種，0<e<100，0<f<100；步驟三，將所述稀土鐵硼主相合金和所述低熔點輕稀土共晶合金按比例混合后，依次通過氫破碎和氣流磨工藝制得混合粉末；步驟四，將所述混合粉末在磁場中壓制成型，然后將壓制成型的生坯進行等靜壓制；步驟五，將所述等靜壓制后得到的坯料依次進行預燒結、燒結以及退火熱處理，從而得到燒結磁體。
【技術特征摘要】
1.一種共晶合金氫化物摻雜提高燒結釹鐵硼磁體矯頑力的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一，稀土鐵硼主相合金的制備，按原子百分比所述稀土鐵硼主相合金的成分為ReaFebBcMd,其中 Re 代表 La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Y 中的一種或幾種；M 代表 C，Al，Si，Ti, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb 中的一種或幾種，4〈a〈20，60〈b〈90，4〈c〈10，0〈d〈10 ； 步驟二，低熔點輕稀土共晶合金的制備，按原子百分比所述低熔點輕稀土共晶合金的成分為XeYf，其中X代表La，Pr，Nd中的一種或幾種，Y代表Cu，Fe，Zn，Ni，Co，Al，Mn中的一種或幾種,0〈6〈100，0〈代100 ； 步驟三，將所述稀土鐵硼主相合金和所述低熔點輕稀土共晶合金按比例混合后，依次通過氫破碎和氣流磨工藝制得混合粉末； 步驟四，將所述混合粉末在磁場中壓制成型，然后將壓制成型的生坯進行等靜壓制； 步驟五，將所述等靜壓制后得到的坯料依次進行預燒結、燒結以及退火熱處理，從而得到燒結磁體。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述稀土鐵硼主相合金的制備是采用速凝工藝將原料制成稀土鐵硼主相合金速凝薄片；優選地，所述速凝薄片的厚度為0.2~0.8mm,斷面微觀組織中柱狀晶的寬度為0.2~10 μ m。3.根據權利要求1 所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，按原子百分比所述稀土鐵硼主相合金的成分為ReaFebBeMd,其中Re代表Pr和/或Nd ；M代表C，Al，Si，Ti，Mn，Co,Cu，Zn，Ga，Zr，Nb中的一種或幾種，12〈a〈16，75〈b〈80，5〈c〈7，2〈d〈3 ;優選地，按原子百分比所述稀土鐵硼主相合金的成分為 Ndltl.9Pr3.!Fe77.4Co2.4B6.0Ga0.A。, 1、Nd10Pr4Fe...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉濤，周磊，
申請(專利權)人：安泰科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。