[发明专利]一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法和装置

说明书

本发明涉及一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法和装置。本发明采用束缚变形模具将高丰度稀土铈基纳米晶磁粉通过机械压力初步压制成冷胚，脱模后得到前驱体磁体。将前驱体磁体放入真空热压炉中，在垂直表面施加压力，低温下低速镦粗变形，得到各向异性磁体。本发明显著的特点是利用束缚变形模具，采用一次热变形的方法即可得到各向异性磁体，有效避免了传统热压加热变形两次高温工艺过程带来的晶粒长大问题。束缚变形模具中的束缚环有防止磁体变形过程中开裂作用，因此可采用低温(600～700℃)、低速变形的方法，进一步优化晶粒大小。从而，有效地克服了现有技术中主相晶粒无法获得各向异性和磁体矫顽力恶化严重的问题。该制备方法简单，制备条件要求低，装置成本低，大大降低了制备成本，同时显著提升了高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体成品的性质。

技术领域

本发明属于稀土永磁制造领域，特别涉及一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法和装置。

背景技术

第三代稀土永磁钕铁硼(Nd-Fe-B)是一类重要的稀土(RE)功能材料，被广泛应用于工业电机、电子设备、智能机器人和医疗器械等领域。Nd-Fe-B磁体大量使用钕(Nd)、镨(Pr)、镝(Dy)和铽(Tb)等关键稀土，而伴生的高丰度稀土铈(Ce)、镧(La)和钇(Y)积压严重。因此，为实现我国实现我国稀土资源平衡利用，急需开发低成本、高性价比的高丰度稀土永磁材料。近年来，研究者已开发出具有高性能的纳米晶Ce-Fe-B快淬合金磁粉，下一步的发展方向是开发具有实际使用价值的致密化磁体。各向异性磁体比各向同性磁体具有更高的剩磁和磁能积，而通过变形产生织构是纳米晶磁体获得各向异性的主要方法。

目前，热变形工艺被广泛应用于纳米晶Nd-Fe-B各向异性磁体的制备中，主要包括热压和热变形两个工艺过程：(1)热压过程，将纳米晶磁粉体装入模具中，在高温和高压下压制为各向同性致密化磁体；(2)热变形过程：在高温下对热压磁体垂直方向施加压力进行镦粗变形，在此过程中，主相晶粒通过择优取向而实现微观结构织构化，即得到各向异性磁体。

现有的铈基各向异性纳米晶磁体制备技术采用上述两步热变形技术方法和设备存在以下缺点：

1.由于铈基体系中存在高熔点CeFe₂相，导致缺乏低熔点晶界相，严重影响合金的热变形过程。最终导致主相晶粒无法择优取向形成织构组织，即无法获得各向异性。

2.由于纳米晶晶粒对温度非常敏感，长时间高温条件下容易长大。现有技术中传统的两步加热过程进一步增加了高温加热的时间，导致晶粒异常长大，严重影响矫顽力。

迄今为止，未有技术方法能开发出具有高性能的高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体。

发明内容

本发明的目的是提供一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法和装置，以克服现有技术中铈基纳米晶磁体在变形过程中存在取向困难和晶粒异常长大的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法，采用束缚变形法，包括以下两个步骤：

(1)将高丰度稀土铈基纳米晶磁粉装入束缚变形模具中，在空气环境中、室温条件下通过机械压力初步压制成冷胚，进行脱模后得到侧面层包裹束缚环的圆柱形前驱体磁体；

(2)将步骤(1)的圆柱形前驱体磁体放入真空热压炉中，一定温度下进行热变形过程，在垂直方向对磁体上下表面施加压力，低速镦粗变形，得到各向异性磁体。

优选地，所述步骤(1)中高丰度稀土铈基纳米晶磁粉是以金属间化合物RE₂Fe₁₄B为基体的纳米晶快淬磁粉或球磨磁粉。稀土(RE)是纯金属铈(Ce)或者是金属Ce与稀土金属镧(La)、金属钇(Y)的一种或两种混合，其中，稀土金属镧(La)、金属钇(Y)的一种或两种混合均不超过30at.％。