[发明专利]一种纳米晶复合永磁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米晶复合永磁合金及其制备方法，属磁性材料及加工工艺技术领域。

背景技术

纳米晶复合永磁合金是一种新型的永磁材料，它是由软磁相与硬磁相在纳米范围内复合组成的永磁材料。由于这种材料具有稀土含量低、理论磁能积高和诱人的商业前景而引起众多研究者的极大关注。

自从1989年，R.Coehoon等人用熔体快淬法首先研制出Nd_4.5Fe₇₈B_18.5纳米复合永磁材料以来，国内外研究者相继发展了机械合金化法，磁控溅射法以及HDDR法来研制纳米复合永磁材料。由于熔体快淬法，操作方便，工艺简单，有利于工业化生产，从而成为最重要的一种制备方法。

为了提高纳米晶复合永磁材料的综合磁性能，研究者分别从元素成分添加以及制备工艺两方面进行了永磁材料磁性能的优化研究。潘树明等研究Al在纳米复合永磁材料中的作用时发现，Al替代Fe使J₂晶位的平面各向异性减小，提高了合金的矫顽力。日本的Kanekiyo H在研究Nd₅Fe_76.5B_18.5合金时，联合添加Co和Ga元素后，使得晶粒细化到20～30nm，合金的综合性能提高。

在利用熔体快淬法得到纳米复合永磁合金的快淬薄带后，要进行退火晶化处理以得到纳米尺寸的晶粒，从而使得合金的软硬磁性相之间产生交换耦合作用，提高合金的磁性能。除了进行传统的常规退火外，最近几年还出现了几种新型的晶化处理工艺，如快速加热退火、稳恒磁场退火法。高彦东等人在研究Nd₈Fe₈₆B₆纳米复合永磁合金时，发现随着加热速度的提高，合金的晶粒尺寸由50nm降低到20nm，从而使得合金的磁能积得以提高。韩国的杨忠轸等人在对Nd₄Fe_73.5Co₃(Hf_1-xGa_x)B_18.5快淬合金的晶化过程中，施加了0.5T的外加稳恒磁场，使得晶粒细化了20％，剩磁比提高了30％，但由于稳恒磁场的强度比较低，制造成本及维护费用非常高，因而研究者未能在更高的磁场强度下进行研究。另外，还发展了高压退火以及激光退火等方法。

通过以上介绍，可以发现，利用常规的退火工艺很难继续提高合金的磁性能，同时其它一些新型的退火工艺，由于成本高，工艺复杂，也难以推广应用到工业化生产中，所以现在迫切需要一种成本低，操作简单的退火方法。为此，我们利用熔体快淬法制得合金的快淬薄带后，发展了利用高强度、低成本的脉冲磁场方法进行退火，进一步提高了合金的综合磁性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米晶复合永磁合金及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术手段来实现的。

一种纳米晶复合永磁合金，其特征在于该合金的成分，以原子百分含量计为：

Nd     7～11％

Fe     70～82％

Co     2～8％

Zr     1～4％

Ga     0.1～1.5％

B      4～8％。

上述纳米晶复合永磁合金的制备方法，其特征在于该方法具有以下工艺步骤：

a.将工业纯金属原料Nd、Fe、Co、Zr、Ga以及FeB合金，按纳米晶复合永磁合金成分以原子百分含量计为：Nd7～11％、Fe70～82％、Co2～8％、Zr1～4％、Ga0.1～1.5％、B4～8％进行配料，然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流密度为150～250A/cm²，将合金翻身熔炼4～7次，得到合金纽扣锭；

b.将熔炼好的纽扣锭破碎为3～6g的小块料，装入石英坩埚内，石英坩埚的喷嘴直径为0.7～1mm，在真空感应甩带机中制得快淬合金薄带，其辊轮的线速度为10～18m/s；

c.将上述快淬合金薄带在200～400℃，真空度为3～5×10^-3Pa条件下，进行外加脉冲磁场退火，退火时间为10～30min，外加脉冲磁场频率为0.02～0.05Hz，磁场强度为1～6T。

本发明中所用的原料为纯金属Nd、Fe、Co、Zr、Ga以及FeB中间合金。