一種晶界富釹相被替換的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于稀土永磁材料領(lǐng)域，特別提供了一種晶界富釹相被替換的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料及其制備方法。其特征是燒結(jié)釹鐵硼材料中的晶界富釹相被不含釹的晶界相替代，此晶界相滿足以下特點(diǎn)：無(wú)磁性；熔點(diǎn)500－900℃，有利于液相燒結(jié)；與2:14:1主相潤(rùn)濕性好。該晶界相可以是Al－Cu（Cu含量范圍5－50at％）合金。制備步驟為：將近正分2:14:1釹鐵硼主合金鑄錠破碎制成3－5μm的粉末顆粒，在其中加入體積分?jǐn)?shù)小于5％、平均顆粒尺寸小于100nm的Al－Cu合金粉末混合均勻，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)壓型、等靜壓并燒結(jié)致密化，最后熱處理后得到產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是用常規(guī)金屬Al和Cu代替稀土元素Nd，可大大降低原材料成本，節(jié)約稀土資源。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種晶界富釹相被替換的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土永磁材料領(lǐng)域，特別涉及一種晶界富釹相被替換的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法
【背景技術(shù)】
[0002]燒結(jié)釹鐵硼永磁體自1983年日本住友金屬公司首次發(fā)明以來(lái)，由于它具有比其他永磁體更高的剩磁和磁能積，良好的動(dòng)態(tài)回復(fù)特性和很高的性能價(jià)格比，在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，已成為電力、電訊、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、生物醫(yī)學(xué)及家用電器等領(lǐng)域的核心功能材料，正在應(yīng)用于制造幾百千瓦的電動(dòng)(或混合電動(dòng))汽車(chē)的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，以及制造兆瓦量級(jí)的風(fēng)力發(fā)電永磁電機(jī)。
[0003]燒結(jié)釹鐵硼磁體之所有具有很高的永磁性能，一是由于Nd2Fel4B相本身具有很高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(1.61T)和各向異性場(chǎng)(>70k0e)，二是由于材料經(jīng)過(guò)了取向(高剩磁)、燒結(jié)(高致密化)和回火過(guò)程(高矯頑力)。分析燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的顯微組織不難發(fā)現(xiàn)如下特征:(I)由2:14:1相和晶界富釹相組成；(2)富Nd相沿晶界或晶界交隅處分布，沿晶界分布的富Nd相呈薄片狀，把基體相晶粒包圍住；(3)其它雜相和空洞很少。磁性能由2:14:1相提供，2:14:1主相的成分、體積百分?jǐn)?shù)、取向度、晶粒大小及晶粒邊界的缺陷決定了磁體的宏觀磁性能。富Nd相主要分布在主相晶粒的邊界，理想的富Nd相分布應(yīng)是:在富Nd相總量盡可能低的情況下，能均勻地分布到所有Nd2Fel4B晶粒周?chē)?，這樣就能在不降低矯頑力的情況下，盡可能提高主相體積份數(shù)而獲得高的剩磁。
[0004]富Nd相之所以是燒結(jié)Nd-Fe-B磁體中的一個(gè)重要相，是因?yàn)樗饍煞矫孀饔?一是分布在2:14:1主相晶粒的周?chē)?起著對(duì)主相晶粒的去磁稱合作用，是Nd-Fe-B磁體具有高矯頑力的關(guān)鍵；二是富Nd相在燒結(jié)過(guò)程中呈液態(tài)，對(duì)于磁體的致密化和顯微組織的均勻化起著重要作用。但富釹相本身并不提供磁性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了最大限度降低燒結(jié)釹鐵硼中稀土的用量，用無(wú)磁性、熔點(diǎn)500 - 900°C、與Nd2Fel4B相潤(rùn)濕性好的Al — Cu合金(Cu含量范圍5 — 50at%)代替晶界富釹相，可大大降低原材料成本，節(jié)約稀土資源。
[0006]本發(fā)明的具體實(shí)施步驟為:
[0007]1.將近正分Nd2Fel4B合金鑄錠破碎制得3 — 5 μ m的粉末顆粒；
[0008]2.將不超過(guò)5% (體積分?jǐn)?shù))的Al - Cu (Cu含量范圍5 — 50at% )合金粉(平均顆粒尺寸小于IOOnm)與釹鐵硼粉混合均勻；
[0009]3.將混合粉料在大于1.5T磁場(chǎng)下取向壓型及等靜壓；
[0010]4.將壓坯在 1000 — 1200°C真空燒結(jié) I — IOh ;
[0011]5.將燒結(jié)磁體在700 — 950°C和300 — 600°C分別回火I — 5h ;
[0012]6.得到產(chǎn)品。[0013]Cu20A180合金相替代富釹相的燒結(jié)釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎制得平均尺寸3.5 μ m的粉末顆粒；將體積分?jǐn)?shù)1.5%的Cu20A180合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，CU20A180合金粉平均顆粒尺寸30nm ;將混合粉料在1.8T磁場(chǎng)下取向壓型及等靜壓；將壓坯在1090°C真空燒結(jié)4h ;將燒結(jié)磁體在850°C和550°C分別回火2h ;得到產(chǎn)品。Cu40A160合金相替代富釹相的燒結(jié)釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎制得平均尺寸3.8 μ m的粉末顆粒；將體積分?jǐn)?shù)2%的Cu40A160合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，Cu40A160合金粉平均顆粒尺寸50nm ;將混合粉料在1.8T磁場(chǎng)下取向壓型及冷等靜壓；將壓坯在1080°C真空燒結(jié)3h ;將燒結(jié)磁體在900°C和500°C分別回火2.5h ;得到產(chǎn)品。
[0014]本發(fā)明提出了一種由Al - Cu (Cu含量范圍5 - 50at%)合金代替晶界富釹相的燒結(jié)釹鐵硼磁體及其制備方法，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]1.最大限度地降低了 Nd的用量，由于金屬Al和Cu的價(jià)格遠(yuǎn)低于稀土 Nd,
[0016]因此可大大降低原材料成本，節(jié)約稀土資源；
[0017]2.該材料制備可全部使用原有的設(shè)備及工藝，不需任何新投入；
[0018]3.本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]盡管參照本發(fā)明的下述示意性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性的勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]實(shí)施例1:Cu20A180合金相替代富釹相的燒結(jié)釹鐵硼磁體[0021 ]1.將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎制得3.5 μ m的粉末顆粒；
[0022]2.將1.5% (體積分?jǐn)?shù))的CU20A180合金粉(平均顆粒尺寸30nm)與釹鐵硼粉混合均勻；
[0023]3.將混合粉料在1.8T磁場(chǎng)下取向壓型及等靜壓；
[0024]4.將壓坯在1090°C真空燒結(jié)4h ；
[0025]5.將燒結(jié)磁體在850°C和500°C分別回火2h ；
[0026]6.得到產(chǎn)品。
[0027]實(shí)施例2:Cu40A160合金相替代富釹相的燒結(jié)釹鐵硼磁體
[0028]1.將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎制得3.8 μ m的粉末顆粒；
[0029]2.將2% (體積分?jǐn)?shù))的CU40A160合金粉(平均顆粒尺寸50nm)與釹鐵硼粉混合均勻；
[0030]3.將混合粉料在1.8T磁場(chǎng)下取向壓型及等靜壓；
[0031]4.將壓坯在1080°C真空燒結(jié)3h ；
[0032]5.將燒結(jié)磁體在900°C和500°C分別回火2.5h ；
[0033]6.得到產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種晶界富釹相被替換的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，其特征是:燒結(jié)釹鐵硼材料中的晶界富釹相被不含釹的晶界相替代，此晶界相滿足以下特點(diǎn):無(wú)磁性；熔點(diǎn)500 -900°C，有利于液相燒結(jié)；與2:14:1主相潤(rùn)濕性好，該晶界相是Al — Cu合金，Cu含量范圍5— 50at % ； 工藝步驟為: a.將近正分2:14:1釹鐵硼主合金鑄錠破碎制得3— 5 μ m的粉末顆粒； b.將體積分?jǐn)?shù)不超過(guò)5%的Al— Cu合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，Al - Cu合金粉Cu含量范圍5 - 50at%，合金粉末平均尺寸小于IOOnm ； c.將混合粉料在大于1.5T磁場(chǎng)下取向壓型及等靜壓； d.將壓坯在1000- 1200°C真空燒結(jié)I — IOh ; e.將燒結(jié)磁體在700- 950°C和300 — 600°C分別回火I 一 5h ; f.得到產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述一種晶界富釹相被替換的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，其特征在于:Cu20A180合金相替代富釹相的燒結(jié)釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎制得平均尺寸3.5 μ m的粉末顆粒；將體積分?jǐn)?shù)1.5%的Cu20A180合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，CU20A180合金粉平均顆粒尺寸30nm ;將混合粉料在1.8T磁場(chǎng)下取向壓型及等靜壓；將壓坯在1090°C真空燒結(jié)4h ;將燒結(jié)磁體在850°C和550°C分別回火2h ;得到產(chǎn)品O
3.如權(quán)利要求1所述一種晶界富釹相被替換的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，其特征在于:Cu40A160合金相替代富釹相的燒結(jié)釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎制得平均尺寸3.8 μ m的粉末顆粒；將體積分?jǐn)?shù)2%的Cu40A160合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，Cu40A160合金粉平均顆粒尺寸50nm ;將混合粉料在1.8T磁場(chǎng)下取向壓型及冷等靜壓；將壓坯在1080°C真空燒結(jié)3h ;將燒結(jié)磁體在900°C和500°C分別回火2.5h ;得到產(chǎn)品O
【文檔編號(hào)】H01F1/057GK103495733SQ201310489117
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】包小倩, 高學(xué)緒, 朱潔, 李紀(jì)恒 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)