永磁材料及永磁材料的制备方法与流程

文档序号:11435709阅读:204来源:国知局
本发明涉及永磁材料技术领域,具体而言,涉及一种永磁材料及永磁材料的制备方法。

背景技术:
近年来,以稀土永磁材料为代表的永磁材料发展非常迅速。从20世纪60年代发现第一代稀土永磁材料以来,已经先后发展了SmCo5、Sm2Co17以及Nd2Fe14B等三代稀土永磁体,且代表稀土永磁体性能的最大磁能积已从20MGOe提升到59.6MGOe。制备稀土永磁体的工艺通常包括用于制备烧结稀土永磁体的传统粉末冶金工艺以及用于制备粘结稀土永磁体的熔体快淬工艺。其中,传统粉末冶金工艺所制备的稀土永磁体具有优异的磁性能以及接近全密度的磁体结构,使其在永磁电机领域获得了广泛的应用;而熔体快淬工艺以其近终成型的特性也得到重要的应用。目前,稀土永磁材料的研究主要集中在新的材料体系与新的制备方法方面。其中,亚稳态Sm系稀土永磁引起了人们的研究兴趣,这主要是因为其具有高的内禀永磁特性以及复杂的结构转变,使人们不断从结构、成分、微观组织等方面对其进行优化。例如,Katter等人采用磁控溅射的方法研究了Sm5(Fe,Ti)17化合物,发现其具有高矫顽力。沈阳金属所采用机械合金化的方法研究了SmFeTi系列稀土永磁材料。日本千叶工业大学的齐藤哲治等人采用快淬方法研究了Sm5Fe17化合物,发现其矫顽力可以高达35kOe。对于Sm5Fe17永磁材料来说,Sm主要用来提供高的各向异性场,从而使永磁材料获得高的矫顽力(即Sm5Fe17永磁材料的晶粒的各向异性越高,其矫顽力越高),而铁主要用来提供高的原子磁矩,使Sm5Fe17永磁材料获得高的饱和磁化强度。但是,常规的制备Sm5Fe17永磁材料的方法只能通过快速淬火制备非晶态的Sm5Fe17永磁粉末,然后对非晶态的Sm5Fe17永磁粉末进行热处理(烧结)以制备得到磁粉,再通过与粘结剂粘结的方式来制备得到块状的Sm5Fe17的永磁材料。然而,由于Sm5Fe17永磁材料中Fe含量较少,导致Sm5Fe17永磁材料的饱和磁化强度低。同时,Sm5Fe17永磁材料的主晶相为亚稳态的Sm5Fe17相,该Sm5Fe17相高温下容易发生分解,因此难以通过传统的烧结工艺制备致密的烧结磁体。而传统的快淬方法制备而成的Sm5Fe17永磁材料的晶粒呈各向同性(即晶粒无取向),从而使所形成Sm5Fe17永磁材料的磁矩取向较分散,最终导致Sm5Fe17永磁材料的矫顽力较低。

技术实现要素:
本发明的主要目的在于提供一种永磁材料及永磁材料的制备方法,以提高永磁材料的饱和磁化强度和矫顽力。为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种永磁材料,该永磁材料的主要成分为SmxFe(1-x-y)My,其中M选自Ti、V、Mo和Co中的任一种或多种,x的范围为40~50wt%,y的范围为0~5wt%;永磁材料的晶粒为各向异性的片状晶粒,且片状晶粒的宽度方向的尺寸为20~80nm,片状晶粒的长度方向的尺寸为50~300nm。进一步地,片状晶粒的长度方向的尺寸与片状晶粒的宽度方向的尺寸之比>2。进一步地,片状晶粒的长度方向与易磁化轴的方向相同或相近。进一步地,片状晶粒的宽度方向的尺寸为20~60nm,片状晶粒的长度方向的尺寸为50~200nm;y的范围为0~3wt%。进一步地,永磁材料的主晶相为Sm5Fe17,永磁材料的次晶相包括SmFe2和/或SmFe3。进一步地,永磁材料的次晶相的质量百分比≤5%。根据本发明的另一方面,提供了一种永磁材料的制备方法,该制备方法包括以下步骤:制备得到非晶态的永磁粉末,非晶态的永磁粉末的主要成分为SmxFe(1-x-y)My,其中M选自Ti、V、Mo和Co中的任一种或多种,x的范围为40~50wt%,y的范围为0~5wt%;对非晶态的永磁粉末进行热处理至形成晶态的永磁粉末;以及对晶态的永磁粉末进行热压变形处理至形成具有各向异性的片状晶粒的永磁材料,且片状晶粒的宽度方向的尺寸为20~80nm,片状晶粒的长度方向的尺寸为50~300nm。进一步地,形成晶态的永磁粉末的步骤中,对非晶态的永磁粉末进行热处理至形成主晶相为Sm5Fe17的晶态的永磁粉末。进一步地,热处理的温度为600~900℃,热处理的时间为2~30h。进一步地,热压变形处理的步骤包括:对晶态的永磁粉末进行第一次热压变形处理至形成具有各向同性的晶粒的毛坯;以及对毛坯进行第二次热压变形处理以形成永磁材料。进一步地,第一次热压变形处理的步骤包括:将晶态的永磁粉末放入热压设备中,并在真空或惰性气氛下向晶态的永磁粉末上施加压强为100~300MPa的压力;匀速升温至600~800℃后进行保温;卸压降温至常温常压后获得毛坯。进一步地,第二次热压变形处理的步骤包括:将毛坯放入热压设备中,并在600~800℃的温度下进行保温;逐渐向毛坯施加压力至压强达到100~300MPa;卸压降温至常温常压后获得永磁材料。进一步地,第一次热压变形处理和第二次热压变形处理的工艺为放电等离子烧结或电热烧结。进一步地,热压变形处理的温度低于热处理的温度。进一步地,热压变形处理的温度比热处理的温度低50℃以上。进一步地,制备得到非晶相永磁粉末的方法为快速淬火或气雾化法。应用本发明的技术方案,本发明提供了一种主要成分为SmxFe(1-x-y)My的永磁材料,其中M选自Ti、V、Mo和Co中的任一种或多种,x的范围为40~50wt%,y的范围为0~5wt%,永磁材料的晶粒为各向异性的片状晶粒,且片状晶粒的宽度方向的尺寸为20~80nm,片状晶粒的长度方向的尺寸为50~300nm。由于Sm5Fe17永磁材料的晶粒的各向异性越高其矫顽力越高,而该永磁材料的晶粒为各向异性的片状晶粒,从而提高了该永磁材料的饱和磁化强度,解决了永磁材料中由于稀土含量高而铁含量少造成的饱和磁化强度较低的问题。同时,由于在一定的晶粒尺寸范围内,晶粒尺寸越小矫顽力越高,而该片状晶粒的宽度方向的尺寸为20~80nm,片状晶粒的长度方向的尺寸为50~300nm,从而提高了永磁材料的矫顽力,进而提高了永磁材料的整体磁性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:图1示出了本发明实施方式所提供的永磁材料的制备方法的流程示意图。具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。由

背景技术:
可知,现有永磁材料的饱和磁化强度和矫顽力降低。本发明的发明人针对上述问题进行研究,提供了一种永磁材料。该永磁材料的主要成分为SmxFe(1-x-y)My,其中M选自Ti、V、Mo和Co中的任一种或多种,x的范围为40~50wt%,y的范围为0~5wt%;永磁材料的晶粒为各向异性的片状晶粒,且片状晶粒的宽度方向的尺寸为20~80nm,片状晶粒的长度方向的尺寸为50~300nm。上述永磁材料中,由于Sm5Fe17永磁材料的晶粒的各向异性越高其矫顽力越高,而该永磁材料的晶粒为各向异性的片状晶粒,从而提高了该永磁材料的饱和磁化强度,解决了永磁材料中由于稀土含量高而铁含量少造成的饱和磁化强度较低的问题。同时,由于在一定的晶粒尺寸范围内,晶粒尺寸越小矫顽力越高,而该片状晶粒的宽度方向的尺寸为20~80nm,片状晶粒的长度方向的尺寸为50~300nm,从而提高了永磁材料的矫顽力,进而提高了永磁材料的整体磁性能。上述永磁材料的主要成分为SmFe基,可在其中加入一定量的M(M=Ti、V、Mo、Co)来改善耐腐蚀性等性能。其中,M优选为Co;M的含量y的范围为0~5wt.%,更为优选地,y的范围为0~3wt%,在y=0时,表示整个成分为SmFe二元,y的含量不能大于5wt.%,否则会大幅降低永磁材料的磁性能,优选y的范围在3wt.%范围内。而Sm的含量x范围在40~50wt.%之间,该范围能够保证永磁材料的主晶相为Sm5Fe17相,而离开该范围,材料中会出现较多的SmFe2、SmFe3等次晶相,从而导致永磁材料的性能发生恶化。通过调节成分与制备工艺,使次晶相比例在5wt.%以内,从而保证永磁材料具有高磁性能。需要注意的是,本发明中稀土元素主要为Sm,但是不可避免含有Pr、Nd等稀土杂质,且要求稀土杂质的含量低于1wt.%。在本发明提供的永磁材料中...
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