专利名称：一种纳米稀土永磁材料及其制备方法
一种纳米稀土永磁材料及其制备方法技术领域一种纳米稀土永磁材料及其制备方法，属于稀土永磁材料技术领域。
技术背景Skomski R等人理论计算纳米晶复相稀土永磁材料具有1090kJ/m3的理论最大磁能积 (Phys. Rev. B， 1994,48:15812)，远大于传统粉末烧结钕铁硼的理论磁能积，从而引起广 泛的注意和全面的研究。但十多年过去了，现有技术仍然难以制备出有工程应用价值的高性 能的纳米晶复相稀土永磁材料。到目前为止，研究的纳米双相稀土永磁合金绝大多数为各向同性的，其磁粉的最佳性能 小于等于200kJ/m3，远低于纳米晶复相稀土永磁材料的磁能积的理论值。将这类磁粉粘结成 磁体，其磁性更低。涉及各向同性双相纳米稀土永磁材料及其制备方法专利有中国专利 CN1242427C "氢化热处理法制备双相稀土永磁材料的方法"(授权公告日2006年2月15日)， 中国专利CN1165055C "高性能双相稀土永磁材料及其制备方法"(授权公告日2004年9月1 日)，中国专利CN1593820A "高能气雾化Fe3B/R2Fel4B纳米复合永磁粉末及制备方法"(公开 日2005年3月16日)，CN1170293C"纳米复相(Fe:,B, a _Fe)/Nd2Fel4B磁性材料制备方法"(授 权公告日2004年10月6日)及CN1737955A"稀土铁系双相纳米晶复合永磁材料的制备方法" (
公开日2006年2月22日)。研制各向异性稀土永磁材料的方法之一是釆用热变形技术。对于铸造的微米晶RE-Fe-Cu-B (RE=Nd， Pr)热变形能够形成理想
织构，得到微 米晶各向异性磁体(见磁性材料及器件,Vol. 28， No. 3 (1997) p6 11和Journal of Applied Physics, Vol.93, No. 10 (2003) p8677 8679)，剩磁已达到1.32T。美国专利公开号2006/0054245A1 "纳米复合永磁材料"(公开闩2006年3月16闩)，公 开了一种各向异性纳米复合材料及其制备方法，将至少两种稀土过渡族金属化合物的粉末混 合、热压得到各向同性的坯体，再热变形得到各向异性纳米稀土永磁材料。该磁体的剩磁达 到1. 204T，矫顽力达到i3崔/tn，磁能积达到274. 6kJ/m:'。美国专利公开号2006/0005898Al "各向异性纳米复合稀土永磁体及其制备方法"(公开R 2006年1月12日)，公开了一种各向异性纳米复合稀土永磁体及其制备方法先分别制备一种 .硬磁合金的粉末和一种软磁合金的粉末，再将两种粉末混合，也是采用热压得到各向同性的 坯体，再热变形得到各向异性纳米稀土永磁材料。尽管通过热压、热变形工艺能制备出各向异性纳米稀土永磁材料，并且磁性能达到了实 用要求，但是现有技术制备的这类热变形磁体存在三个问题其一，实验结果表明无论是微米晶还是纳米晶的热变形稀土永磁磁体均存在大量的肉眼可见的裂纹。这是因为永磁材料中的硬磁性相是化合物，其硬脆的性质使其塑性变形能力 极差。比如，采取自由热墩粗来热变形，在毛坯挤满模具之前，磁体的外缘由于受拉应力作
用而产生大裂纹(见Jo,al of Magnetism and Magnetic Materials 304 (2006) e240 -e242)。 所以需要通过机械加工来除掉磁体上的裂纹，导致热变形磁体的材料利用率低。其二，热变形磁体磁性能不均匀是本质性的。比如，采用自由热墩粗制备的纳米晶稀土 永磁材料的最高磁能积虽达到了413.9 kj/m3 (见Journal of Magnetism and Magnetic Materials 304 (2006) e240 - e242)，但试样边缘的矫顽力为330kA/m，试样心部则为376kA/m; 边缘的剩磁为1.5T，而心部却只有1.3T,两者相差13%，这将导致磁能积的差别更大。这是 由于热压试样从心部到边缘的应力状态不一致，产生的材料组织中的磁织构不一致，从而导 致试样从心部到边缘磁性能的不均匀。磁性如此不均匀的磁体在工程上使用将受到很多限制， 甚至难以使用。又如美国专利6319334B "稀土铁硼基永磁体及其制造方法"(专利授权公告日2001年11 月20日)涉及一种快淬粉末带电轧制成20mm宽、lmm厚的纳米双相各向异性永磁薄板，该专利 陈述试样边缘集中了低熔点相(如富La稀土相)，而低熔点相降低磁性，因此在测试样磁性时 要将薄板两边各2. 5mm去掉。其三，热变形制备各向异性磁体的形状、磁织构方向即充磁方向受到限制。如热墩粗适 合做圆片磁体，热反挤压适合做圆环状磁体。而工程实际应用要求磁体的形状不仅仅是圆片， 还需要不同长径比的圆棒状磁体，还需要长方体等复杂的形状；另一方面，比如热墩粗磁体 的磁织构方向只能沿圆片的轴向，所以热变形磁体的充磁方向难以满足工程上的众多的实际 要求。发明内容本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种各向异性纳米晶稀土永磁材料及其制备 方法，该方法制备的磁体无裂纹、性能均匀、形状及充磁方向能满足实际工程需要。本发明采取如下方法之一或如下方法的组合来制备非晶或纳米晶快淬，超音速雾化， 等离子喷涂，机械合金化，高能球磨，金属蒸发冷凝沉积。本发明采用如下方法制备纳米稀土永磁材料将一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶或纳 米晶坯料，通过热变形使其组织形成磁织构，再将其制成粉末；该粉末为具有磁织构的各向 异性纳米晶粉末，该粉末的单个颗粒由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组成；将至少一种 稀土过渡族金属硬磁相各向异性纳米晶粉末与至少一种高饱和磁化强度的软磁粉末混合并装 入模具中，先充磁，再在磁场下压制成毛坯；然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀土永磁材料；最后进行磨削，表面处理，充磁。本发明采用如下方法制备纳米稀土永磁材料将至少一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶 或纳米晶粉末与至少一种高饱和磁化强度的软磁相粉末混合，热压成坯料，并通过热变形使 其组织形成磁织构，接着将其制成粉末；该粉末为具有磁织构的各向异性纳米晶粉末，该粉 末包含多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒；将含有各向异性纳米晶的粉末装入模具中，然后充磁、在磁场下压制成毛坯；之后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀土 永磁材料；最后进行磨削，表面处理，充磁。上述两种方法制备的纳米稀土永磁材料具有如下的特征纳米稀土永磁材料具有各向异
性，由硬磁相纳米晶粒集团和软磁相晶粒组成，硬磁相纳米晶粒集团至少包括一种稀土过渡族金属硬磁化合物，软磁相晶粒至少包括一种高饱和磁化强度的软磁相；其中，至少硬磁相 纳米晶粒集团具有磁织构，该单个纳米晶粒集团由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组成； 硬磁相纳米晶粒集团的磁织构方向均按外加磁场方向平行排列，软磁性相粉末的易磁化轴也 按该外加磁场方向平行排列，形成各向异性纳米稀土永磁材料。该各向异性纳米稀土永磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长径 比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁体剩磁的 差小于1.5%。在上述发明方法和发明材料中所述的高饱和磁化强度的软磁粉或软磁晶粒的平均尺寸在 10nm 65000nm。本发明采用如下方法制备纳米稀土永磁材料将至少一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶 或纳米晶坯料通过热变形使其组织形成磁织构，再将其制成粉末；该粉末为具有磁织构的各 向异性纳米晶粉末，该粉末由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组成；其中，至少一种硬磁 相纳米晶粒的易磁化轴取向一致；将具有磁织构的纳米晶粉末的表面采用化学或物理的方法 镀上至少一种高饱和磁化强度的软磁层；将具有磁织构的带包裹的纳米晶粉末装入模具中， 先充磁，再在磁场下压制成毛坯；然后将磁场压制成的毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀 土永磁材料；最后进行磨削，表面处理，充磁。本发明方法制备的纳米稀土永磁材料是各向异性的，由心部和包裹层组成纳米晶粒集团， 心部为至少一种稀土过渡族金属硬磁相，包裹层为至少一种高饱和磁化强度软磁相，至少单 个带包裹的纳米晶粒集团的心部具有磁织构，该心部由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组 成，带包裹的纳米晶粒集团的易磁化轴按外加磁场方向平行排列，形成各向异性纳米稀土永 磁材料。该各向异性纳米稀土永磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长径 比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁体剩磁的 差小于1.5%。本发明采用如下方法制备纳米稀土永磁材料将至少一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶或纳米晶制成粉末，再将该硬磁相粉末通过化学或物理的方法镀上一层至少一种高饱和磁化强度的软磁相，通过热变形使其组织形成磁织构，再将其制成粉末；该粉末为具有磁织构的 各向异性纳米晶粉末；这种含硬磁相与软磁相的粉末由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组 成；其中，至少一种硬磁相纳米晶粒的易磁化轴取向一致；将具有磁织构的纳米晶粉末装入 模具中，先充磁，再在磁场下压制成毛坯；然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备成各向 异性纳米稀土永磁材料；最后进行磨削，表面处理，充磁。本发明方法制备的纳米稀土永磁材料具有各向异性，由至少一种稀土过渡族金属硬磁相 和高饱和磁化强度软磁相的纳米晶粒集团组成，单个纳米晶粒集团具有磁织构，该集团包括 多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒，在这些易磁化轴取向一致的纳米晶粒中，至少包括一种 硬磁相纳米晶粒；具有磁织构的纳米晶粒集团的易磁化轴按外加磁场方向平行排列，形成各 向异性纳米稀土永磁材料。
该各向异性纳米稀土永磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长径 比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁体剩磁的 差小于1.5%。本发明采用如下方法制备纳米稀土永磁材料，将由至少一种高饱和磁化强度的软磁相和 至少一种稀土过渡族金属硬磁相组成合金的非晶或纳米晶坯料通过热变形使其组织形成磁织 构；其中，至少一种硬磁相纳米晶的易磁化轴取向一致；再将其制成粉末，该粉末为具有磁 织构的纳米晶粉末；接着将这种具有磁织构的纳米晶粉末装入模具中，先充磁，再在磁场下 压制成毛坯；然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备出各向异性纳米稀土永磁材料；最后 进行磨削，表面处理，充磁。该发明方法制备的纳米稀土永磁材料具有各向异性，由至少一种稀土过渡族金属硬磁相 和高饱和磁化强度软磁相的纳米晶粒集团组成，单个纳米晶粒集团具有磁织构，该纳米晶集 团包括多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒，在这些易磁化轴取向一致的纳米晶粒中，至少包 括一种硬磁相；纳米晶粒集团的易磁化轴按外加磁场方向平行排列，形成各向异性纳米稀土 永磁材料。该各向异性纳米稀土永磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长径 比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁体剩磁的 差小于1.5%。在上述纳米稀土永磁材料及其制备方法中，硬磁相为稀土过渡族金属间硬磁化合物，硬 磁化合物的元素之比M:R:T为0:1:5， 0:2:17， x:2:17 (x为0.04 0.90)， 1:2:14, 0:1:12， y:l:12 (y为0. 03 0. 65)，其中M为至少一种选至周期表IIIA、 IVA和VA族中的元素，R为 至少稀土元素和钇中的一种或稀土元素、钇元素的组合或稀土、钇元素的混合，T为至少一 种过渡族金属元素或过渡族金属元素之间的组合。在上述纳米稀土永磁材料及其制备方法中，软磁性相为Fe、 Co和Ni中的之一或以Fe、 Co、 Ni为基的具有高的饱和磁化强度的金属间化合物或合金之--。高饱和磁化强度软磁相在上述纳米稀土永磁材料中所占体积百分数根据各向异性纳米稀 土永磁材料的磁性及磁性的温度特性的要求而设计，当磁体矫顽力要求较高、温度稳定性要 求较好时，设计合金含较少软磁相；当磁体的饱和磁化强度要求较高时，设计合金含较多的 软磁相。当软磁相的体积百分数为0%时，各向异性纳米稀土永磁材料由一种稀土过渡族金属硬 磁相组成。当软磁性相的体积百分数为0%时，各向异性纳米稀土永磁材料也可由两种稀土过渡族 金属硬磁相组成。在上述纳米稀土永磁材料的制备方法中，热变形可采取如下方法之一使坯料的组织中形 成磁织构，热压并热墩粗、热压并热挤出、热压并反挤压、热压并热拉拔、热压并热轧、将 要形成磁织构的坯料封装入易塑性变形的材料内并热墩粗、封装并热挤出、封装并反挤压、 封装并热拉拔、封装并热轧。在上述纳米稀土永磁材料的制备方法中，热致密采取如下方式之一热压、等离子热压。
热压、热变形、致密化的加热采取直接加热坯料的如下方式之一直流加热，感应加热， 脉冲加热，等离子加热。热压、热变形、致密化在大于等于50(TC的时间分别为10s 1200s,处理温度在500 IOOO'C。在上述纳米稀土永磁材料的制备方法中，成型磁场可为直流磁场或直流磁场与脉冲磁场的叠加，磁场强度为400 4000kA/m。与现有技术相比，本发明具有如下优点1. 相对现有各向异性纳米稀土永磁材料的制备方法，本发明方法制备的磁体无裂纹。2. 相对现有各向异性纳米稀土永磁材料的制备方法，本发明方法制备的各向异性纳米晶磁体 不仅可以为圆环、圆片，还可以为不同长径比的圆棒、长方体、正方体、瓦形等复杂几何 形状，可以满足工程应用的需要。而在现有制备技术中，比如热墩粗，难以制备垂直压力 方向的截面为长方形、正方形的磁体。3. 相对现有各向异性纳米稀土永磁材料的制备方法，本发明方法制备磁体的硬磁相磁织构方 向即工程应用时的充磁方向可以据工程需要实施控制，圆棒磁体的磁织构方向不仅可以与 成型的压力方向平行取向，而且可以垂直取向；圆环的磁织构方向不仅可以辐射取向，还 可以沿轴线取向，也可以沿直径方向取向；而不是像现有的热墩粗各向异性纳米晶稀土永 磁材料，充磁方向只能是平行于压力方向。4. 相对现有各向异性纳米稀土永磁材料的制备方法，本发明方法制备的磁体磁性均匀性大幅 度提高，磁体剩磁的差小于1.5%。
具体实施方式
实施例1硬磁相为(Nd，Pr,Dy)2(Fe，Co)"(B,Ga),，硬磁合金成分Ndu.2Dy。8Pr0.2Fe74.8Co6.5Gao.2B63; 先真空感应熔炼硬磁合金，再真空快淬，真空快淬先抽真空达10—屮a,再充氩，快淬辊轮线 速度为35m/s，制得非晶薄片；将非晶薄片破碎并过筛得到粉末；然后将硬磁非晶粉在模具 中真空热压，在1250Hz下感应加热，热压温度570'C,在热压温度保温时间60s后，迅速冷 却；并在60(TC热墩粗120s，形成沿
方向的磁织构；之后将热墩粗圆片破碎，制成粉末， 粉末带有
磁织构；同时采用金属蒸发冷凝沉积的方法制备平均粒子直径为50nm的铁粉 将50nm的铁粉与具有
磁织构的硬磁粉末混合，装入模具，在直流磁场与脉冲磁场叠加、 场强达到2400kA/ra的磁场下充磁，并压制成长宽高分别为55mmX50mmX25mm的充磁方向分别 为55mm、 50ram、 25mm的三种长方体磁体；在此之后，在700。C等温热压120s,得到致密的、 磁性均匀的、无裂纹的各向异性纳米稀土永磁材料；该永磁材料中软磁铁粉占体积百分数23 %;该各向异性纳米稀土永磁材料的磁性能达到剩磁1.66T，内禀矫顽力为980kA/m,磁能 积520kJ/ra3;磁体各点剩磁的差别小于0.9%;最后，将磁体平面磨，电镀表面处理，最后 充磁。实施例2
硬磁相为Nd2FewB，硬磁合金成分N山2oFe827B5.3。先真空感应熔炼硬磁合金，再真空快 淬，真空快淬先抽真空达10—2Pa，再充氩，快淬辊轮线速度为45m/s，制得非晶薄片；将非 晶薄片破碎并过筛得到粉末；同时采用等离子沉积方法制备平均粒子直径为100nm的铁钴粉； 将100nm的铁钴粉与硬磁相非晶粉末混合，装入模具中真空热压，对模具内材料通以1500A 的直流电加热，热压温度61(TC，在热压温度保温时间60s后，迅速冷却；并在650'C热墩粗 90s,形成沿
方向的磁织构；之后将热墩粗圆片破碎，制成粉末，粉末带有
磁织构； 将该粉末装入模具，在直流磁场与脉冲磁场叠加、场强达到2800kA/m的磁场下充磁，并压制 成长宽高分别为lOmmXlOmraXlOmm的正方体磁体，充磁方向垂直于压力方向；在此之后，在 700'C等温热压120s，得到致密的、磁性均匀的、无裂纹的各向异性纳米稀土永磁材料；该 永磁材料中软磁铁钴粉占体积百分数16%;该各向异性纳米稀土永磁材料的磁性能达到剩 磁1.68T，内禀矫顽力为810kA/m，磁能积504kJ/m';磁体各点剩磁的差别小于1. 2%;最后， 将磁体平面磨，电镀表面处理，最后充磁。实施例3硬磁相为Nd2Fe14B，硬磁合金成分N山2.oFe82.7B5.3。先真空感应熔炼硬磁合金，再真空快 淬，真空快淬先抽真空达10一'Pa，再充氩，快淬辊轮线速度为10m/s，制得薄片；将薄片破 碎并在高能球磨l小时，破碎过筛得到粉末；将该粉末装入模具，真空热压，通以1600A的 直流电加热，热压温度700°C，在热压温度保温时间30s后，迅速冷却；并在700'C热墩粗90s， 形成沿
方向的磁织构；之后将热墩粗圆片破碎制成粉末，该粉末带有
磁织构；然 后将硬磁粉化学镀铁；将干燥后的镀铁粉装入模具中，在直流磁场场强达到2000kA/m的磁场 下充磁，并压制成半径为20mm，弦长20mm，高30mm瓦形磁体，充磁方向为径向(辐射)；同 时制备长宽高分别为lOmmXlOmmXlOmm磁体，用于测磁；在此之后，将瓦片、正方体两种磁体 在80(TC等温热压350s，得到致密的、磁性均匀的、无裂纹的各向异性纳米稀土永磁材料； 该永磁材料中软磁铁粉占体积百分数5.8%;该各向异性纳米稀土永磁材料的磁性能达到 剩磁1.50T，内禀矫顽力为950kA/m，磁能积498kJ/m:i;磁体剩磁各点的差别小于0. 5%;在 之后的工序中，将磁体平面磨，电镀表面处理，最后充磁。实施例4硬磁相为(Nd，Dy)2(Fe，Co)"(B，Al,Ga),，硬磁合金成分Nd118Dya4Fe75.5Co65Al0.2Gao.3B5.3。 先真空感应熔炼硬磁合金，再真空快淬，真空快淬先抽真空达10—ipa，再充氩，快淬辊轮线 速度为37m/s，制得非晶薄片；将薄片破碎过筛得到粉末，并将该粉末采用离子镀方法镀铁 钴；接着将离子镀粉真空热压，再等离子热压，热压温度700'C，在热压温度保温时间480s 后，迅速冷却；并在700'C热墩粗90s，形成沿
方向的磁织构；之后将热墩粗圆片破碎， 制成粉末，粉末带有
磁织构；将带织构的镀铁钴粉装入模具中，在直流脉冲叠加的磁场 场强达到2400kA/m的磁场下充磁，并压制成直径50mm、高40mm的圆棒，充磁方向为圆棒的 轴线；在此之后，将圆棒在700'C等离子热压460s，得到致密的、磁性均匀的、无裂纹的各 向异性纳米稀土永磁材料；该永磁材料中软磁铁钴粉占体积百分数6.6%;该各向异性纳米 稀土永磁材料的^i性能达到剩磁1.53T，内禀矫顽力为960kA/m，磁能积502kJ/m3;磁体剩 磁各点的差别小于0.8%;最后，将磁体平面磨，电镀表面处理，最后充磁。实施例5合金成分Nd9.8Dy04Fe77.5Co6.5Aia2Gao.3B5.3,其中硬磁相为(Nd，Dy)2(Fe，Co),4(B，Al，Ga)p软 磁相为a-Fe。先真空感应熔炼合金，再真空快淬，真空快淬先抽真空达1(T卞a，再充氩，快 淬辊轮线速度为37m/s，制得非晶薄片；将薄片破碎过筛得到粉末，再将该粉末热压，热压 温度700'C，在热压温度保温时间180s后，迅速冷却；并在75(TC热墩粗90s，形成沿
方向的磁织构；之后将热墩粗圆片破碎，制成粉末，粉末带有
磁织构；将带织构的粉末 装入模具中，在直流磁场场强达到2000kA/m的磁场下充磁，并压制成20mraX30ramX25mm，充 磁方向为20mm方向；；在此之后，将毛坯在70(TC等离子热压860s，得到致密的、磁性均匀 的、无裂纹的各向异性纳米稀土永磁材料；该各向异性纳米稀土永磁材料的磁性能达到剩 磁1.46T，内禀矫顽力为760kA/m，磁能积368kJ/m3;磁体各点剩磁的差别小于1. 2%;在之 后的工序中，将磁体平面磨，电镀表面处理，最后充磁。实施例6合金成分Ndn.8Dyo.4Pro.6Fe74.9C06.5Alo.2Gao.3B53，相组成为(Nd，Dy，Pr)2(Fe，Co),4(B,Al，Ga)！ 及晶界富稀土相。先真空感应熔炼合金，再真空快淬，真空快淬先抽真空达10—^a，再充氩， 快淬辊轮线速度为40m/s，制得非晶薄片；将薄片破碎过筛得到粉末，再将该粉末热压，热 压温度700'C，在热压温度保温时间60s后，迅速冷却；并在70(TC热墩粗90s，形成沿
方向的磁织构；之后将热墩粗圆片破碎，制成粉末，粉末带有
磁织构；将带织构的粉末 装入模具中，在直流磁场场强达到2000kA/m的磁场下充磁，并压制成20mmX30mraX25mm，充 磁方向为30mm方向；在此之后，将毛坯在70(TC热致密60s，'得到致密的、磁性均匀的、无 裂纹的各向异性纳米稀土永磁材料;该各向异性纳米稀土永磁材料的磁性能达到:剩磁1. 49T， 内禀矫顽力为1080kA/ra，磁能积470kJ/m3;磁体各点剩磁的差别小于0. 5%;在之后的工序 中，将磁体平面磨，电镀表面处理，最后充磁。实施例7合金由体积百分数85X的硬磁相(Nd，Dy，Pr)2(Fe，Co)i4(B，Al，Ga),和15%的Sm,(Fe，Co，Cu)5 软磁相组成。先分别将(Nd，Dy，Pr)2(Fe,Co),4(B，Al，Ga),及Sm,(Fe，Co,Cu)5合金感应熔炼，再分 别真空快淬，快淬辊轮线速度均为40m/s,分别制得非晶薄片；将薄片分别破碎过筛，再分 别热压，热压温度700°C，在热压温度保温时间60s后，迅速冷却；并在700'C将 (Nd，Dy，Pr)2(Fe,Co)w(B，Al，Ga),热墩粗90s，形成沿
方向的磁织构；在840 。C将 SmKFe，Co，Cu)5热墩粗120s，形成
织构；之后将两种热墩粗圆片破碎，分别制成粉末； 将两种粉末混合装入模具中，在直流磁场场强达到2240kA/m的磁场下充磁，并压制成 20mmX30mmX25咖，充磁方向为30mm方向；在此之后，将毛坯在80(TC热致密60s，得到致密 的、磁性均匀的、无裂纹的各向异性纳米稀土永磁材料；该各向异性纳米稀土永磁材料的磁 性能达到剩磁1.29T，内禀矫顽力为1440kA/m，磁能积283kJ/m、磁体剩磁各点的差别小 于0.6%;在之后的工序中，将磁体平面磨，电镀表面处理，最后充磁。
权利要求
1.一种纳米稀土永磁材料的制备方法，其特征是a.将一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶或纳米晶坯料通过热变形使其组织形成磁织构，再将其制成粉末，该粉末为具有磁织构的纳米晶粉末，该粉末由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组成；b.将具有磁织构的至少一种稀土过渡族金属硬磁相纳米晶粉末与至少一种高饱和磁化强度的软磁相粉末混合，再装入模具中，然后充磁、在磁场下压制成毛坯；c.然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀土永磁材料；d.最后进行磨削，表面处理，充磁。
2. —种纳米稀土永磁材料的制备方法，其特征是a. 将至少一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶或纳米晶与至少一种高饱和磁化强度的软磁 相粉末混合，热压坯料再热变形使其组织形成磁织构，接着制成粉末，该粉末为具有 磁织构的纳米晶粉末，该粉末包括多个易磁化轴取向一致的纳米晶晶粒；b. 将具有磁织构的纳米晶粉末装入模具中，然后充磁、在磁场下压制成毛坯；c. 然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀土永磁材料；d. 最后进行磨削，表面处理，充磁。
3. —种纳米稀土永磁材料，其特征是-a. 由至少一种高饱和磁化强度的软磁晶粒和至少一种稀土过渡族金属硬磁化合物的纳 米晶粒集团组成，至少硬磁相纳米晶粒集团具有磁织构，具有磁织构的纳米晶粒集团 由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组成；硬磁相纳米晶粒集团的磁织构方向均按外 加磁场方向平行排列，软磁相粉末的易磁化轴也按该外加磁场方向平行排列，形成各 向异性纳米稀土永磁材料；b. 该各向异性纳米稀土永磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长 径比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁 体剩磁的差小于1.5%。
4. 一种纳米稀土永磁材料的制备方法，其特征是a. 将至少一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶或纳米晶坯料通过热变形使其组织形成磁织 构，再将其制成粉末，该粉末为具有磁织构的纳米晶粉末，这种粉末由多个易磁化轴 取向一致的纳米晶粒组成，至少一种硬磁相纳米晶粒的易磁化轴取向一致；b. 将具有磁织构的纳米晶粉末的表面采用化学或物理的方法镀上至少一种高饱和磁化强 度的软磁层；C.将具有磁织构的带包裹的纳米晶粉末装入模具中，先充磁、再在磁场下压制成毛坯；e. 然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀土永磁材料；f. 最后进行磨削，表面处理，充磁。
5. —种纳米稀土永磁材料，其特征是a.由心部和包裹层组成纳米晶粒集团，心部为具有磁织构的至少一种稀土过渡族金属硬磁相，包裹层为至少一种高饱和磁化强度软磁相，单个带包裹的纳米晶粒集团的心部包括多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒，至少一种硬磁相纳米晶粒的易磁化轴取向一 致；带包裹的纳米晶粒集团的易磁化轴按外加磁场方向平行排列，形成各向异性纳米 稀土永磁材料；b.该各向异性纳米稀土永磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长 径比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁 体剩磁的差小于1.5%。
6. —种纳米稀土永磁材料的制备方法，其特征是a. 将至少一种稀土过渡族金属硬磁相的非晶或纳米晶破碎成粉末，再将该硬磁粉末通过 化学或物理的方法镀上一层至少一种高饱和磁化强度的软磁相，通过热变形使其组织形成磁织构，再将其制成粉末，该粉末为具有磁织构的纳米晶粉末；这种含硬磁相与 软磁相的粉末由多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒组成，单个粉末内至少一种硬磁相 纳米晶粒的易磁化轴取向一致；b. 将具有磁织构的粉末装入模具中，先充磁，再在磁场下压制成毛坯；c. 然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀土永磁材料d. 最后进行磨削，表面处理，充磁。
7. —种纳米稀土永磁材料的制备方法，其特征是a. 由至少一种高饱和磁化强度的软磁相和至少一种稀土过渡族金属硬磁相组成合金，将 该合金的非晶或纳米晶坯料热变形使其组织形成磁织构，其中，至少一种硬磁相纳米 晶的易磁化轴取向一致，再制成粉末，该粉末为具有磁织构的纳米晶粉末；b. 将具有磁织构的纳米晶粉末装入模具中，先充磁，再在磁场下压制成毛坯；c. 然后将磁场压制成型的毛坯致密化，制备出各向异性纳米稀土永磁材料；d. 最后进行磨削，表面处理，充磁。
8. —种纳米稀土永磁材料，其特征是a. 由至少一种稀土过渡族金属硬磁相和高饱和磁化强度软磁相的纳米晶粒集团组成，单 个纳米晶粒集团具有磁织构，包括多个易磁化轴取向一致的纳米晶粒，在这些易磁化 轴取向一致的纳米晶粒中，至少包括一种硬磁相；纳米晶粒集团的易磁化轴按外加磁 场方向平行排列，形成各向异性纳米稀土永磁材料；b. 该各向异性纳米稀土永磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长 径比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁 体剩磁的差小于1.5%。
9. 按照权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4或权利要求5或权利要求6或 权利要求7或权利要求8所述的稀土过渡族金属硬磁相，其特征在于M为选至周期表IIIA、 IVA和VA族元素中的至少一种元素，R为稀土元素和钇中的至少一种或稀土元素、钇的 元素组合或稀土、钇元素的混合，T为至少一种过渡族金属元素或过渡族金属元素之间 的组合，硬磁化合物的元素之比M:R:T为0:1:5， 0:2:17， x:2:17 (x为0. 04 0. 90)， 1:2:14， 0:1:12， y:l:12 (y为0. 03 0. 65)。
10. 按照权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4或权利要求5或权利要求6或 权利要求7或权利要求8所述高饱和磁化强度软磁相，其特征在于软磁相为Fe、 Co、 Ni 之一或以Fe、 Co、 Ni为基的金属间化合物或合金之一。
11. 按照权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的高饱和磁化强度的软磁粉或软磁晶粒， 其特征在于其平均尺寸在10nm 65000nm。
12. 如权利要求8所述的纳米稀土永磁材料，其特征在于软磁相的体积百分数可为0%，各向异性纳米稀土永磁材料由一种稀土过渡族金属硬磁相组成。
13. 如权利要求8所述的纳米稀土永磁材料，其特征在于软磁性相的体积百分数可为0%，各向异性纳米稀土永磁材料由两种稀土过渡族金属硬磁相组成。
14. 如权利要求1或权利要求2或权利要求4或权利要求6或权利要求7所述的纳米稀土永 磁材料的制备方法，其特征在于非晶或纳米晶可采取如下方法之一或如下方法组合的方 法制备快淬，超音速雾化，等离子喷涂，机械合金化，高能球磨，金属蒸发冷凝沉积。
15. 如权利要求1或权利要求2或权利要求4或权利要求6或权利要求7所述的纳米稀土永 磁材料的制备方法，其特征在于热变形可采取如下方法之一形成磁织构热压并热墩粗， 热压并热挤出，热压并反挤压，热压并热拉拔，热压并热轧，将要形成磁织构的坯料封 装入易塑性变形的材料内并热墩粗，封装并热挤出，封装并反挤压，封装并热拉拔，封 装并热轧。
16. 如权利要求1或权利要求2或权利要求4或权利要求6或权利要求7所述的纳米稀土永 磁材料的制备方法，其特征在于致密化采取如下方式之一热压，等离子热压。
17. 如权利要求1或权利要求2或权利要求4或权利要求6或权利要求7所述的纳米稀土永 磁材料的制备方法，其特征在于热压、热变形、致密化的加热采取直接加热坯料的如下 方式之一直流加热，脉冲加热，等离子加热，感应加热。
18. 如权利要求1或权利要求2或权利要求4或权利要求6或权利要求7所述的纳米稀土永 磁材料的制备方法，其特征在于热压、热变形、致密化在大于等于500'C的时间分别为 10s 1200s，其温度在500 1000°C。
19. 如权利要求1或权利要求2或权利要求4或权利要求6或权利要求7所述的纳米稀土永 磁材料的制备方法，其特征在于成型磁场可为直流磁场或者直流磁场与脉冲磁场的叠加， 磁场强度为400 4000kA/m。
全文摘要
本发明属于稀土永磁材料技术领域。针对现有技术所制备各向异性纳米稀土永磁磁体裂纹多、磁性不均匀、形状及磁织构方向受限制等问题，本发明将至少含硬磁相非晶或纳米晶的坯料通过热变形使其组织形成磁织构，再制粉，将至少含该纳米晶粉末的材料装入模具中，在磁场下压制成型，然后将该成型毛坯致密化，制备成各向异性纳米稀土永磁材料。采用该方法制备的材料为各向异性永磁材料，至少包括一种具有磁织构的稀土过渡族金属硬磁相纳米晶，其磁织构按外加磁场方向平行排列。该磁体无裂纹，磁体可为圆环、瓦形、长方体、正方体、不同长径比的圆棒等形状，整个磁体磁织构的方向即充磁方向能按工程应用的需要设计，磁体剩磁差小于1.5％。
文档编号H01F1/032GK101154490SQ200610159728
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者刘新才, 晶 潘 申请人:宁波大学