[发明专利]一种高工作温度和高耐蚀性烧结钕铁硼永磁体

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热性和耐蚀性钕铁硼永磁体组合物，具体地涉及基于双合金工艺晶界相纳米改性技术制备得到得高工作温度和高耐蚀性钕铁硼磁体组合物。

背景技术

烧结钕铁硼永磁材料是目前磁性最强的永磁体，具有高磁能积、高性价比等优异特性，自1983年日本发明钕铁硼基稀土永磁以来，世界总产量已经从当年的不到1吨跃升到2006年的近5万吨，是当前和今后一段时间内最重要的永磁材料，在诸如计算机技术、信息技术、航空航天技术、通讯与交通技术、办公自动化技术以及医疗保健技术等领域中扮演越来越重要的角色，已经成为现代科学技术和人民生活的重要物质基础。

钕铁硼材料的主要技术性能指标是剩磁B_r、矫顽力H_c(内禀矫顽力H_cj和磁感矫顽力H_cb)、磁能积(BH)_max和居里温度T_c。永磁材料的研究者和生产者的主要任务就是最大限度地挖掘材料的潜力，提高永磁材料的B_r、H_c、(BH)_max和T_c。经过24年的发展，烧结NdFeB磁体的最大磁能积已由问世之初的279kJ/m(35MGOe)提升至474kJ/m(59.5MGOe)，达到了理论值512kJ/m(64MGOe)的93％；剩磁也已经从1.23T提升至1.555T，达到了理论值1.6T的96％以上，这为新产业的出现和技术进步提供了重要的物质保证。但是上述磁体的内禀矫顽力只有653kA/m，不到理论值的12％，在电机等部件中使用时，磁体性能因发热或环境温度提高而大大降低，甚至导致部件失效，加上NdFeB(钕铁硼)稀土永磁体较低的抗腐蚀能力已经成了限制超高能密度钕铁硼稀土永磁应用范围的两大瓶颈。近年来世界各地的科学家为此做了大量的工作，但是至今仍没有在耐高温性和耐腐蚀性两方面取得突破性进展。

(一)耐高温性

描述磁体温度稳定性的参数主要有：总损失h_T，不可逆磁通损失h_irr，可逆损失h_rev，可逆温度系数(包括磁感温度系数α和矫顽力温度系数β)。实际使用中常用磁体的最高工作温度作为磁体温度特性的度量标准之一，提高钕铁硼磁体工作温度主要集中在以下三个方面，提高磁体的居里温度T_c，提高磁体的内禀矫顽力H_cj和降低磁体的温度系数，而降低温度系数的主要方法是提高居里温度T_c或内禀矫顽力H_cj。所以其中最为关键的是提高磁体的H_cj，H_cj的极限值是磁晶各向异性场H_A，它取决于材料的磁晶各向异性常数K₁和K₂。根据理论计算，Nd₂Fe₁₄B化合物的各向异性场，即矫顽力的极限值为80kOe，然而目前得到的烧结钕铁硼合金实际矫顽力仅是其理论值的1/3-1/30，因而提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力还有很多工作可做。

描述钕铁硼磁体的矫顽力H_c一般采用如下经验公式，

H_c＝αH_k—N_effM_s

Hk表示磁矩一致转动所需要的各向异性场，α表示晶粒结构缺陷对矫顽力的减少因子，N_eff表示晶粒自热退磁作用和晶粒之间的耦合相互作用而形成的有效退磁因子，M_s表示磁体饱和磁化强度。由此可见，矫顽力的降低主要是由于晶粒结构缺陷和晶粒相互作用(包括晶粒之间的相对取向)造成的，矫顽力是一个结构敏感参数。大家普遍认同，具有高矫顽力烧结钕铁硼材料的显微组织结构模型应是：厚度均匀的晶界相包裹着Nd₂Fe₁₄B晶粒而且没有外延层的存在，Nd₂Fe₁₄B晶粒细小、尺寸均匀，晶粒形状规则近似球形，Nd₂Fe₁₄B晶粒的化学成分与结构均匀一致。