[发明专利]各向异性纳米晶复相致密化块体钕铁硼永磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁材料，本发明还涉及该永磁材料的制备方法。

背景技术

自上世纪80年代第三代稀土永磁材料-Nd₂Fe₁₄B发现以来，世界各国的研究者们继续开展深入探索，期望发现具有优异永磁性能的新型稀土永磁材料。纳米复相永磁材料的发现为发展新型高性能永磁材料开辟了新的思路，具有重要的科学意义和巨大的经济价值。目前各向同性的纳米晶复相永磁材料以麦格昆磁开发的高磁能快淬磁粉为代表，以粘结磁体的形式得以广泛应用，由于这种磁粉表现出磁各向同性，且做成粘结磁体后密度不高，导致磁体磁性能不高，远远低于致密化各向异性的烧结钕铁硼永磁材料。宏观磁各向异性是获得高永磁性能的必要条件，如何实现纳米复相稀土永磁材料的磁各向异性当前仍然是物理上和技术上的巨大挑战。

热压/热变形技术是制备块体全密度各向异性纳米永磁体的有效手段。一般认为，由于四方结构Nd₂Fe₁₄B晶粒弹性模量和应变能的各向异性，高稀土含量钕铁硼热流变中发生的溶解-沉淀-扩散-蠕变过程，使磁体形成片状晶结构，获得强烈的磁各向异性，富稀土液相的存在对高稀土含量磁体热压/热变形获得织构具有重要作用。为了在各向异性热压/热变形磁体中引入软/硬磁复相结构，美国Dayton大学，韩国Pukyong国立大学和美国Delaware大学等研究机构的研究者们采用富稀土快淬粉与贫稀土快淬粉混合、软磁相颗粒添加、镀膜等方式进行尝试，取得了一定的进展。微观结构分析表明，宏观各向异性来自于存在富稀土液相区域发生的硬磁相织构的形成，而其中的贫稀土区域基本未发生变形取向，所以欲获得良好的取向度，则软磁相的含量受到极大限制，这不利于软/硬磁复合磁体的优势的发挥。

不依赖富稀土液相，直接对稀土含量低于正分的纳米晶复相磁体进行热压/热变形的研究表明，磁体也能获得一定程度的各向异性。此时，硬磁相织构来源于压力作用下发生的剪切形变，即Nd₂Fe₁₄B晶粒弹性模量的各向异性导致晶面的滑移和转动，实现晶粒的织构。然而，磁体的取向度和磁性能明显低于高稀土热压/热变形Nd₂Fe₁₄B磁体的水平，而且随着软磁相含量增大，磁体的取向度和磁性能迅速下降，同时需要较高的压力，对工艺条件和设备要求苛刻。近期，国内燕山大学研究者通过强压力(～310MPa)作用下的非晶基体热流变析出纳米晶复相结构，同时发生择优形核实现硬磁相的织构。这种利用非晶基体实现各向异性，并保持软硬磁相晶粒界面共格的研究尚处于起始探索阶段，目前制备的磁体磁性能与单相热压/热变形磁体仍有较大差距。

如果在贫稀土的纳米晶复相磁体中采用晶界扩散的方法引入适量的低熔点富稀土液相，则可以实现软硬磁性相与液相共存，满足热压/热变形工艺所需要的变形取向条件，制备致密的各向异性纳米复相块状磁体。本发明提出一种利用低熔点液相合金沿晶界的扩散进入快淬磁粉，以提高贫稀土纳米晶复相快淬磁在热变形过程中的变形取向能力，从而制备具有宏观各向异性的致密化块状纳米晶复相永磁材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种高矫顽力的各向异性纳米晶复相致密化块体钕铁硼永磁材料。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种能显著提高磁体矫顽力的各向异性纳米晶复相致密化块体钕铁硼永磁材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种各向异性纳米晶复相致密化块体钕铁硼永磁材料，其特征在于该永磁材料包含有纳米晶结构的硬磁性相和软磁性相，前述的硬磁性相为(Nd，R)₂Fe₁₄B相，其中R为选自La、Ce、Pr、Gd、Tb和Dy中的至少一种，前述的软磁性相为α-Fe、α-FeCo或Fe3B中的至少一种，软磁相与永磁相所占体积比范围为2～40％。

一种各向异性纳米晶复相致密化块体钕铁硼永磁材料的制备方法，包括如下步骤：

①利用快淬工艺制备Nd₂Fe₁₄B/α-Fe基、Nd₂Fe₁₄B/Fe₃B基或Nd₂Fe₁₄B/α-FeCo基纳米晶复相快淬条带，并破碎成粒径不超过300μm的主相粉末；