一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料的製備方法
2023-04-25 14:38:41 1
一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料的製備方法
【專利摘要】本發明屬於稀土永磁材料領域，特別提供了一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料及其製備方法。其特徵是燒結釹鐵硼材料中的晶界富釹相被不含釹的晶界相替代，此晶界相滿足以下特點：無磁性；熔點500－900℃，有利於液相燒結；與2:14:1主相潤溼性好。該晶界相可以是Al－Cu（Cu含量範圍5－50at％）合金。製備步驟為：將近正分2:14:1釹鐵硼主合金鑄錠破碎製成3－5μm的粉末顆粒，在其中加入體積分數小於5％、平均顆粒尺寸小於100nm的Al－Cu合金粉末混合均勻，經過磁場壓型、等靜壓並燒結緻密化，最後熱處理後得到產品。本發明的優點是用常規金屬Al和Cu代替稀土元素Nd，可大大降低原材料成本，節約稀土資源。本發明操作簡單，適合工業化生產。
【專利說明】一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於稀土永磁材料領域，特別涉及一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料的製備方法
【背景技術】
[0002]燒結釹鐵硼永磁體自1983年日本住友金屬公司首次發明以來，由於它具有比其他永磁體更高的剩磁和磁能積，良好的動態回復特性和很高的性能價格比，在高技術產業領域得到廣泛的應用，已成為電力、電訊、汽車、計算機、生物醫學及家用電器等領域的核心功能材料，正在應用於製造幾百千瓦的電動(或混合電動)汽車的發電機、電動機，以及製造兆瓦量級的風力發電永磁電機。
[0003]燒結釹鐵硼磁體之所有具有很高的永磁性能，一是由於Nd2Fel4B相本身具有很高的飽和磁感應強度(1.61T)和各向異性場(>70k0e)，二是由於材料經過了取向(高剩磁)、燒結(高緻密化)和回火過程(高矯頑力)。分析燒結Nd-Fe-B磁體的顯微組織不難發現如下特徵:(I)由2:14:1相和晶界富釹相組成；(2)富Nd相沿晶界或晶界交隅處分布，沿晶界分布的富Nd相呈薄片狀，把基體相晶粒包圍住；(3)其它雜相和空洞很少。磁性能由2:14:1相提供，2:14:1主相的成分、體積百分數、取向度、晶粒大小及晶粒邊界的缺陷決定了磁體的宏觀磁性能。富Nd相主要分布在主相晶粒的邊界，理想的富Nd相分布應是:在富Nd相總量儘可能低的情況下，能均勻地分布到所有Nd2Fel4B晶粒周圍，這樣就能在不降低矯頑力的情況下，儘可能提高主相體積份數而獲得高的剩磁。
[0004]富Nd相之所以是燒結Nd-Fe-B磁體中的一個重要相，是因為它起兩方面作用:一是分布在2:14:1主相晶粒的周圍,起著對主相晶粒的去磁稱合作用，是Nd-Fe-B磁體具有高矯頑力的關鍵；二是富Nd相在燒結過程中呈液態，對於磁體的緻密化和顯微組織的均勻化起著重要作用。但富釹相本身並不提供磁性能。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了最大限度降低燒結釹鐵硼中稀土的用量，用無磁性、熔點500 - 900°C、與Nd2Fel4B相潤溼性好的Al — Cu合金(Cu含量範圍5 — 50at%)代替晶界富釹相，可大大降低原材料成本，節約稀土資源。
[0006]本發明的具體實施步驟為:
[0007]1.將近正分Nd2Fel4B合金鑄錠破碎製得3 — 5 μ m的粉末顆粒；
[0008]2.將不超過5% (體積分數)的Al - Cu (Cu含量範圍5 — 50at% )合金粉(平均顆粒尺寸小於IOOnm)與釹鐵硼粉混合均勻；
[0009]3.將混合粉料在大於1.5T磁場下取向壓型及等靜壓；
[0010]4.將壓坯在 1000 — 1200°C真空燒結 I — IOh ;
[0011]5.將燒結磁體在700 — 950°C和300 — 600°C分別回火I — 5h ;
[0012]6.得到產品。[0013]Cu20A180合金相替代富釹相的燒結釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎製得平均尺寸3.5 μ m的粉末顆粒；將體積分數1.5%的Cu20A180合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，CU20A180合金粉平均顆粒尺寸30nm ;將混合粉料在1.8T磁場下取向壓型及等靜壓；將壓坯在1090°C真空燒結4h ;將燒結磁體在850°C和550°C分別回火2h ;得到產品。Cu40A160合金相替代富釹相的燒結釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎製得平均尺寸3.8 μ m的粉末顆粒；將體積分數2%的Cu40A160合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，Cu40A160合金粉平均顆粒尺寸50nm ;將混合粉料在1.8T磁場下取向壓型及冷等靜壓；將壓坯在1080°C真空燒結3h ;將燒結磁體在900°C和500°C分別回火2.5h ;得到產品。
[0014]本發明提出了一種由Al - Cu (Cu含量範圍5 - 50at%)合金代替晶界富釹相的燒結釹鐵硼磁體及其製備方法，其優點在於:
[0015]1.最大限度地降低了 Nd的用量，由於金屬Al和Cu的價格遠低於稀土 Nd,
[0016]因此可大大降低原材料成本，節約稀土資源；
[0017]2.該材料製備可全部使用原有的設備及工藝，不需任何新投入；
[0018]3.本發明操作簡單，適合工業化生產。
【具體實施方式】
[0019]儘管參照本發明的下述示意性實施例對本發明的【具體實施方式】進行了詳細的描述，但是應該說明的是，在不脫離本發明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創造性的勞動的等同替換均落入本發明的保護範圍。
[0020]實施例1:Cu20A180合金相替代富釹相的燒結釹鐵硼磁體[0021 ]1.將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎製得3.5 μ m的粉末顆粒；
[0022]2.將1.5% (體積分數)的CU20A180合金粉(平均顆粒尺寸30nm)與釹鐵硼粉混合均勻；
[0023]3.將混合粉料在1.8T磁場下取向壓型及等靜壓；
[0024]4.將壓坯在1090°C真空燒結4h ；
[0025]5.將燒結磁體在850°C和500°C分別回火2h ；
[0026]6.得到產品。
[0027]實施例2:Cu40A160合金相替代富釹相的燒結釹鐵硼磁體
[0028]1.將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎製得3.8 μ m的粉末顆粒；
[0029]2.將2% (體積分數)的CU40A160合金粉(平均顆粒尺寸50nm)與釹鐵硼粉混合均勻；
[0030]3.將混合粉料在1.8T磁場下取向壓型及等靜壓；
[0031]4.將壓坯在1080°C真空燒結3h ；
[0032]5.將燒結磁體在900°C和500°C分別回火2.5h ；
[0033]6.得到產品。
【權利要求】
1.一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料的製備方法，其特徵是:燒結釹鐵硼材料中的晶界富釹相被不含釹的晶界相替代，此晶界相滿足以下特點:無磁性；熔點500 -900°C，有利於液相燒結；與2:14:1主相潤溼性好，該晶界相是Al — Cu合金，Cu含量範圍5— 50at % ； 工藝步驟為: a.將近正分2:14:1釹鐵硼主合金鑄錠破碎製得3— 5 μ m的粉末顆粒； b.將體積分數不超過5%的Al— Cu合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，Al - Cu合金粉Cu含量範圍5 - 50at%，合金粉末平均尺寸小於IOOnm ； c.將混合粉料在大於1.5T磁場下取向壓型及等靜壓； d.將壓坯在1000- 1200°C真空燒結I — IOh ; e.將燒結磁體在700- 950°C和300 — 600°C分別回火I 一 5h ; f.得到產品。
2.如權利要求1所述一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料的製備方法，其特徵在於:Cu20A180合金相替代富釹相的燒結釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎製得平均尺寸3.5 μ m的粉末顆粒；將體積分數1.5%的Cu20A180合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，CU20A180合金粉平均顆粒尺寸30nm ;將混合粉料在1.8T磁場下取向壓型及等靜壓；將壓坯在1090°C真空燒結4h ;將燒結磁體在850°C和550°C分別回火2h ;得到產品O
3.如權利要求1所述一種晶界富釹相被替換的燒結釹鐵硼永磁材料的製備方法，其特徵在於:Cu40A160合金相替代富釹相的燒結釹鐵硼磁體按下列步驟完成:將Nd2Fe14B合金鑄錠破碎製得平均尺寸3.8 μ m的粉末顆粒；將體積分數2%的Cu40A160合金粉與釹鐵硼粉混合均勻，Cu40A160合金粉平均顆粒尺寸50nm ;將混合粉料在1.8T磁場下取向壓型及冷等靜壓；將壓坯在1080°C真空燒結3h ;將燒結磁體在900°C和500°C分別回火2.5h ;得到產品O
【文檔編號】H01F1/057GK103495733SQ201310489117
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】包小倩, 高學緒, 朱潔, 李紀恆 申請人:北京科技大學