[发明专利]一种钇铁基永磁材料的制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种钇铁基永磁材料的制备方法。

背景技术

磁材料具有将机械能(信息)与电磁能(信息)互相转换的功能，目前已经被广泛应用于计算机、网络信息、通讯、航空航天、交通、办公自动化、家电、人体健康与保健等高新技术领域，并已经成为高新技术、新兴产业与社会进步的重要物质基础之一。近年来，稀土永磁体的应用，使结构简单、功率因数高、起动转矩大的永磁同步电动机(PMSM)逐步在各产业领域替代传统电励磁电动机，这也使得节能电机制造业对于永磁材料的需求激增。

自YFeB永磁材料在1983年第一次被报道以后，对其磁性能和制备工艺的研究就大量开展起来，YFeB永磁材料是迄今为止磁性最强的永磁材料，是当前世界上发展最快，市场前景最好的永磁材料。但是，因金属Y储量少价格高，给YFeB永磁材料的应用带来了巨大的挑战。因此，有必要适应稀土资源稀缺的现状，探索新型磁性材料，在优化磁体成份和制备工艺的基础上，制备出价格低廉的永磁材料，达到降低原材料成本的目的。

稀土元素Y元素由于本身的剩余磁通密度和矫顽力的温度系数的绝对值比Y、Pr、Dy等稀土类元素小，多被现有研究人员作为替代稀土元素应用于钕系稀土永磁中。因为Y元素会钕系中的主元素Fe和B形成的Y2Fe14B相，导致其性能下降。因此，一直以来，研究人员钇铁基稀土材料不会有很好的应用价值。然而，发明人研究发现，通过控制调整其成分的控制和制备工艺的控制，可以得到具有实用性能的稀土磁性材料。

发明内容

本发明提供一种钇铁基永磁材料的制备方法，使用该方法制备的永磁材料，具有较低的原料成本，并且具备较好的磁性能和较低的制造成本。

为了实现上述目的，本发明提供的一种钇铁基永磁材料的制备方法，该永磁材料具备如下合金成分：（Y_xDy_1-x）_a（Fe_1-y-zNi_ySi_z）_100-a-b-cB_bNb_c，其中x=0.82-0.95，y=0.20-0.22，z=0.03-0.05，a=25-28，b=1.5-1.8，c=2-5，该方法包括如下步骤：

（1）母合金制备

将Y 、Dy、Fe、Ni、Si、B、Nb等原料按照上述配比完成后，同时放入电弧炉铜坩埚(水冷)内，关闭电弧炉腔体抽真空至10^-4-10^-5mbar，连续洗气2-3次，每次洗气充入高纯Ar气压力为500-600mbar，洗气完成后腔体内再充入高纯Ar气600-700mbar，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，关闭电流待合金液冷却后，用机械手将合金锭上下翻转，重复上述步骤，总共反复熔炼5-6次，冷却后得到母合金铸锭；

（2）速凝片制备

将铸锭置于真空中频速凝感应炉中，抽真空，通入氩气，使炉内氩气气压达到-0.05--0.06MPa后进行熔炼，待原材料全部熔化后施以电磁搅拌精炼，随后将钢液浇注水冷铜辊上，辊轮的轮速为25-40m/s，冷却的速率为10⁵-10⁶℃/s，制备平均厚度为0.2-0.3mm的速凝片；

（3）制坯及取向

将上述速凝片经过氢破碎和气流磨制成的微米级粉末粒径为1-3μm，其中所用高能球磨时间为3-4小时，球料比10-15∶1，球磨介质为乙二醇；

在氩气保护氛围下，将混合磁粉在磁场强度为1.7-2.1T的磁场中取向成型，再进行冷等静压，制成毛坯，等静压大小为280-320MPa；

（4）烧结

将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先以5-10℃/min升温至600-800℃，保温3-4h，然后以10-15℃/min升温至1000-1030℃烧结4-5h，冷却至室温后，进行二次回火处理，即分别在790-830℃和450-480℃热处理回火1-2h，得到产品。