專利名稱：一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金及其制備方 法，屬磁性材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米晶復(fù)合Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料是上世紀(jì)八十年代末發(fā)展起來(lái)的一種新型永 磁材料。它是由硬磁相和軟磁相在納米尺度內(nèi)通過(guò)兩相間的交換耦合作用復(fù)合而成的，具 有高的剩磁和最大磁能積等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的單相Nd2Fe14B材料相比，該材料還含有軟磁相 α -Fe,因而有望獲得較好的溫度穩(wěn)定性，具有很好的開發(fā)應(yīng)用前景。制備納米晶雙相永磁材料的方法有很多種，其中主要有熔體快淬法、氣體噴霧法、 真空制膜法、機(jī)械合金化法和HDDR法等。由于熔體快淬法操作方便，工藝簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn) 工業(yè)化生產(chǎn)，從而成為最常用的一種制備方法。永磁材料的溫度穩(wěn)定性一般用Τ。、α、β等參量來(lái)加以表征。其中，α和β分別 為剩磁的溫度系數(shù)和內(nèi)稟矯頑力的溫度系數(shù)，指溫度每變化1。c時(shí)磁性能變化的百分?jǐn)?shù)，其 絕對(duì)值越小表明材料的溫度穩(wěn)定性越好。影響Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料剩磁溫度系數(shù)α的 主要因素有居里溫度Τ。和Nd亞晶格磁矩的溫度穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，α與Τ。密切相關(guān)?；?合物中每一個(gè)單獨(dú)的亞晶格磁化強(qiáng)度的變化也影響著α。矯頑力溫度系數(shù)β也是一個(gè)重 要參數(shù)，它強(qiáng)烈地依賴于材料的反磁化機(jī)制，材料的反磁化機(jī)制與組成成分和工藝參數(shù)又 密切相關(guān)，磁體成分和工藝參數(shù)反過(guò)來(lái)又影響其微觀結(jié)構(gòu)，因此材料的溫度穩(wěn)定性與其微 觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。目前，研究者主要通過(guò)改變成分或微觀結(jié)構(gòu)來(lái)控制和降低溫度系數(shù)。研 究表明，在 Nd12.6Fe69.8_xCon.6MxB/ α -Fe 和 Nd16Fe68.4_xCo1L6MxB/ α -Fe 中，F(xiàn)e 被 Al、Cr、&部 分取代，可以使材料的富Nd晶間相消失，顯著地提高了矯頑力和剩磁的溫度穩(wěn)定性。周壽 增等人研究指出，Dy、Tb等稀土元素對(duì)納米晶復(fù)合永磁材料合金溫度穩(wěn)定性有較明顯的改 進(jìn)作用，但是也指出，Dy、Tb和Co、Ga等元素結(jié)合使用才能對(duì)溫度系數(shù)α、β有較明顯的影 響，這可能是多種元素綜合交互作用的結(jié)果?；谏鲜鲅芯浚覀冄芯苛颂砑釉豘r，Co, Ga等對(duì)納米晶復(fù)合永磁材料的的溫度穩(wěn)定性的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金的 制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。—種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金，其特征在于該合金的成 分，以原子百分比計(jì)為Fe70 80%Nd7 12%
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Co3 8%GaO. 1 4%ZrO. 2 5%B4 10%上述納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金的制備方法，其特征在于該方法具有以下工藝步 驟a.將工業(yè)純金屬原料Fe、Nd、Co、Ga、Zr以及FeB合金，按納米晶復(fù)合NdFeB永磁 合金成分以原子百分比計(jì)為Fe70 80%、Nd7 12%、Co3 8%、GaO. 1 4%、ZrO. 2 5%和B4 10%進(jìn)行配料，然后用真空非自耗電弧爐在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉電流密 度為100 250A/cm2，將熔煉合金翻身熔煉3 6次，得到合金紐扣錠；b.將紐扣錠破碎成3 6g的小塊料，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中制 成合金薄帶；石英管噴嘴直徑為0. 6 1. 2mm，噴嘴與輥面距離為5 10mm，氬氣壓力差為 0. 8 X IO5 1. 5 X IO5Pa,輥面線速度為 12 22m/s ；c.將上述合金薄帶在600 800°C，真空度為2X 10_3 5 X ICT3Pa條件下進(jìn)行晶 化熱處理，保溫時(shí)間為2 IOmin.。本發(fā)明中所用的原料為純金屬Fe、Nd、Co、Ga、&以及FeB中間合金。本發(fā)明的合金具有優(yōu)異的磁性能和溫度穩(wěn)定性。本發(fā)明的特點(diǎn)是1)新的合金配方，添加Co能提高合金的居里溫度，添加&和Ga 能細(xì)化晶粒，增強(qiáng)軟、硬磁相的交換耦合作用，提高合金的剩磁與矯頑力；2)使用非常簡(jiǎn)單 的加熱退火工藝得到具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合永磁合金粘結(jié)磁體。本發(fā)明具有較好的磁性能和溫度穩(wěn)定性，可以廣泛用于汽車、通訊、醫(yī)療設(shè)備、微 型機(jī)電系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備等領(lǐng)域的磁性器件。


圖1為本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁的溫度穩(wěn)定性曲線。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例具體敘述于后。實(shí)施例1本實(shí)施例的納米晶復(fù)合永磁合金的成分(原子百分比)為Fe77%、Nd8. 5%、 Co5%,GaO. 6%,Zr2. 7%和Β6· 2%。制備過(guò)程和步驟如下將工業(yè)純金屬原料Fe、Nd、Co、 Ga.Zr以及FeB合金按本實(shí)施例的納米晶復(fù)合永磁合金成分配制15克，然后用真空非自耗 電弧爐在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉電流密度為180A/cm2，將合金翻身熔煉4次；將合金錠 破碎成3 6g的小塊，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中制成快淬合金薄帶，石英管噴 嘴直徑為0. 8mm，噴嘴與輥面距離為8mm，氬氣壓力差為1. O X IO5Pa,輥輪的線速度為16m/ s ；將上述快淬薄帶在700°C，真空度為3X10_3Pa條件下進(jìn)行晶化熱處理，保溫時(shí)間為4min。 最后制得本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁合金。本實(shí)施例中所制得的納米晶復(fù)合永磁合金，經(jīng)過(guò)常規(guī)退火處理工藝，溫度穩(wěn)定性 見附圖1。通過(guò)測(cè)試可以得出，本實(shí)施例中的納米晶復(fù)合永磁合金經(jīng)過(guò)退火后，其剩磁、矯頑力和最大磁能積分別為 Br = 0. 72T，jHc = 571kA/m，(BH)max = 77kJ/m3。在 20 150°C，乘Ij 磁溫度系數(shù)α = -0. 114% /°C，矯頑力溫度系數(shù)β = -0. 357% /°C。實(shí)施例2本實(shí)施例的納米晶復(fù)合永磁合金的成分(原子百分比)為Fe76. 7%, Nd8. 5%, Co5%,GaO. 6%,Zr2. 7%和B6. 2%。。制備過(guò)程和步驟如下將工業(yè)純金屬原料Nd、Fe、Nb、 ZrXo以及FeB合金按本實(shí)施例的納米晶復(fù)合永磁合金成分配制15克，然后用真空非自耗 電弧爐在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉電流密度為200A/cm2，將合金翻身熔煉4次；將合金錠 破碎成3 6g的小塊，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中制成快淬合金薄帶，石英管噴 嘴直徑為0. 8mm，噴嘴與輥面距離為8mm，氬氣壓力差為1. 0 X IO5Pa,輥輪的線速度為18m/ s ；將上述快淬薄帶在700°C，真空度為3X10_3Pa條件下進(jìn)行晶化熱處理，保溫時(shí)間為5min。 最后制得本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁合金。本實(shí)施例中所制得的納米晶復(fù)合永磁合金，經(jīng)過(guò)常規(guī)退火處理工藝后，其剩磁、矯 頑力和最大磁能積分別為 Br = 0. 71T，jHc = 570kA/m, (BH)max = 75kJ/m3。在 20 150°C, 剩磁溫度系數(shù)α = -0. 121% /°C，矯頑力溫度系數(shù)β = -0. 34% /V。
權(quán)利要求
一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金，其特征在于該合金的成分，以原子百分比計(jì)為Fe70～80％Nd7～12％Co3～8％Ga0.1～4％Zr0.2～5％B4～10％
2.一種用于權(quán)利要求1所述的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金的制備方法，其特征在于該 方法具有以下工藝步驟a.將工業(yè)純金屬原料Fe、Nd、Co、Ga、Zr以及FeB合金，按納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金 成分以原子百分比計(jì)為Fe70 80%、Nd7 12%、Co3 8%、GaO. 1 4%、ZrO. 2 5% 和B4 10%進(jìn)行配料，然后用真空非自耗電弧爐在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉電流密度為 100 250A/cm2，將熔煉合金翻身熔煉3 6次，得到合金紐扣錠；b.將熔煉好的紐扣錠破碎成3 6g的小塊料，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中 制成合金薄帶；石英管噴嘴直徑為0. 6 1. 2mm，噴嘴與輥面距離為5 10mm，氬氣壓力差 為0. 8 X IO5 1. 5 X IO5Pa,輥面線速度為12 22m/s ；c.將上述合金薄帶在600 800°C，真空度為2X10_3 5 X ICT3Pa條件下進(jìn)行晶化熱 處理，保溫時(shí)間為2 lOmin。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金，該永磁合金成分以原子百分比計(jì)為Fe70～80％、Nd7～12％、Co3～8％、Ga0.1～4％、Zr0.2～5％和B4～10％。制備過(guò)程為將工業(yè)純金屬原料按納米晶復(fù)合永磁合金成分配料，用真空非自耗電弧爐在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熔煉，將熔煉好的紐扣錠破碎成小塊料，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中制成合金薄帶；輥面線速度為12～22m/s；將上述合金薄帶在600～800℃，在一定真空度條件下進(jìn)行晶化熱處理。本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁合金經(jīng)過(guò)退火后，在20～150℃，剩磁溫度系數(shù)α＝-0.114％/℃，矯頑力溫度系數(shù)β＝-0.357％/℃。
文檔編號(hào)C22C38/14GK101908396SQ20101021580
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者唐永軍, 徐暉, 滿華, 譚曉華, 龍門 申請(qǐng)人:上海大學(xué)