专利名称：低Nd各向异性Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B/α-Fe复合纳米晶磁体及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种功能材料及其制造方法，特别是涉及一种低Nd各向异 性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体及制备方法。
背景技术：
永磁材料可广泛用于电机、发电机、计算机、汽车和磁悬浮列车等领 域，在国民经济发展中具有重要的作用。复合纳米晶永磁材料作为一类新 型永磁材料自1989年问世以来便倍受关注。其特点是将具有高饱和磁化强 度的软磁相(如a-Fe)和具有高矫顽力的硬磁相(如Nd2Fe14B)在纳米 尺寸下交换耦合成为具有高剩磁、高矫顽力的双相复合永磁材料。微磁学 计算表明，该各向异性复合纳米晶永磁材料的最大磁能积可超过100 MGOe，远高于任何一种单相永磁材料。而目前实际制备的复合纳米晶永磁 材料多为各向同性的，虽然Lee等人和Gabay等人分别制备出了各向异性 磁体，但遗憾的是其合金中稀土含量仍然很高，软磁相的含量受到很大的 限制(低于5%),因而难以实现磁体的高饱合磁化强度不利于磁性能的进 一步提高。目前，在低Nd (Nd<10%)的Nd-Fe-B合金中，获得含20% 以上a-Fe相的各向异性块状复合纳米晶永磁体仍未见报导。而在低Nd合 金中开发各向异性纳米晶复合永磁体也是亟待解决的一个难题，也是制约 发展高磁能积各向异性纳米晶复合永磁体的瓶颈之一。
发明内容
为了解决制约发展高磁能积各向异性纳米晶复合永磁体的瓶颈问题， 本发明提供一种低Nd各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体及制备方法， 该发明利用单轴压应力控制纳米晶在非晶基体中的形核和生长，从而制得 低Nd各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体。
所述低Nd各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体，其纳米晶磁体由 Nd2Fe14B和a-Fe两相复合而成，纳米晶磁体中a-Fe相含量为20 40%， Nd2Fe14B相晶粒取向生长，在压应力方向上具有
晶体学织构；在平行 和垂直于压应力方向上具有明显的磁各向异性，沿着平行于压应力方向上测得的最大磁能积是垂直于压应力方向上测得最大磁能积的1.5倍以上。 所述方法包括以下步骤
1、 利用熔体快淬法，将NcyFe94-xB6(6Sx^lO)合金在单辊甩带机上以 35 50 m/s的辊面线速度制备出宽度为1 3 rran，厚度为20 30 pm的 NdxFe94.xB6(6 S10)非晶簿带，然后破碎制成粉末，其粒度在500 |nm以下。
2、 将N4Fe94《B6(6 Sx^lO)合金粉末置于模具中，在真空条件下升温 至450 480 。C后，在0.8 1.2GPa的压力下，将合金粉末压成相对密度为 95 98%的NdxFe94.xB6(6 S x S10)非晶块体；
3、 将N4Fe94-xBe(6 S x S10)非晶块打磨表面抛光后镶入壁厚为1 2 mm 的钢套内，所述钢套由1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢加工而成；然后在高纯氩 气保护的条件下做热变形，变形温度在650 750 °C，变形时间在0.5 60 min，应变速率在l(T4 10-2s"，压应力在100 600 MPa。
4、 磨去钢套后即得到低Nd各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体。 本发明的有益效果是该发明率先采用热变形非晶NdxFe94.xB6(6 ^ x
20)合金的技术，利用应力应变对非晶晶化过程的影响，有效地控制了 Nd2Fei4B相纳米晶的形核和生长过程，获得晶体学取向，成功制备出低Nd 各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体。该磁体中软磁相a-Fe相含量的提 高，不仅可以降低生产成本，还可以提高磁体的强度和抗腐蚀能力。本发 明为控制纳米晶取向生长提供了一个新的途径，也必将推动具有高磁能积 各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体的进一步发展。
图1是粉末热压成形模具示意图2是沿平行(〃)和垂直(丄)压应力方向测Nd2Fe14B/a-Fe复合磁体的 退磁曲线。
在图1中，l.夹具，2.控温热电隅TC1， 3.石黑套，4.压头，5.内阴模， 6.外阴模，7.Nd-Fe-B合金粉末，8.测温电隅TC2， 9.真空室。
具体实施例方式
下面用附图和实施例对本发明作进一步详述 实施例
4将Nd9Fe85B6合金在单辊甩带机上以40 m/s的辊面线速度制备出宽2 mm，厚度约为25 的Nd9Fes5B6非晶簿带，然后破碎制粉，粒度在500 以下。再将Nd9Fe8sB6合金粉末装入模具中(如图l)，所述模具由夹具l、 控温热电隅2、石黑套3、压头4、内阴模5、外阴模6和测温电隅8组成。 压头4用碳化钨YG19制作，内阴模5用WC制作，外阴模6用Cr3W2V8 制作，阴模由内阴模5和外阴模6组成。将石黑套3装入阴模内，石黑套3 内装入Nd-Fe-B合金粉末7，最后将模具置于真空室9内。在真空条件下， 在温度为470 °C、压力为lGPa下热压30 min压成相对密度为95.6%的 Nd9Fes5B6非晶块体。然后将非晶块打磨表面抛光后镶入壁厚为1.5mm，高 为8mm的钢套内，所述钢套由1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢加工而成，然后 在高纯氩气保护的条件下，施加310 MPa的压应力，升温至700 "C保温2 min后降温。将变形后的样品磨去钢套后即得各向异性复合纳米晶磁体。该 磁体在平行和垂直于压应力方向上呈现出明显的各向异性，平行方向上测 得磁体的最大磁能积是垂直方向上的2倍，退磁曲线如图2所示，磁体中 a-Fe相的体积分数为27%， Nd2Fe14B相在压应力方向具有
晶体学织构 特征。
权利要求
1.一种低Nd各向异性Nd2Fe14B/α-Fe复合纳米晶磁体，其特征是所述纳米晶磁体由Nd2Fe14B和α-Fe两相复合而成，在所述纳米晶磁体中α-Fe相的含量为20～40％，Nd2Fe14B相晶粒取向生长，在压应力方向上具有
晶体学织构；在平行和垂直于压应力方向上具有明显的磁各向异性，沿着平行于压应力方向上测得的最大磁能积是垂直于压应力方向上测得最大磁能积的1.5倍以上。
2. —种制备权利要求1所述的低Nd各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米 晶磁体的方法，其特征是所述方法包括以下步骤(1) 利用熔体快淬法，将NdxFe94.xB6(6^x^lO)合金在单辊甩带机上 以35 50 m/s的辊面线速度制备出宽1 3 mm、厚度为20 30 的 NdxFe94-xB6(6^x^lO)非晶簿带，然后破碎制成合金粉末，其粒度在500 ^im 以下；(2) 将NdxFe94.xB6(6^x^lO)合金粉末置于模具中，在真空条件下升 温至450 480 °C，在0.8 L2GPa的压力下，将合金粉末压成相对密度为 95 98%的NdxFe94.xB6(6 S x SIO)非晶块体；(3) 将NdxFe94.xB6(6 S x SIO)非晶块体打磨表面抛光后镶入壁厚为1 2 mm的钢套内，然后在高纯氩气保护的条件下做热变形，变形温度为650 750 °C，变形时间为0.5 60min，应变速率为1(T4 10-2 s"，压应力为100 600MPa;(4) 磨去钢套后即得到低Nd的各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁体。
3. 根据权利要求2所述的低Nd各向异性Nd2Fe14B/a-Fe复合纳米晶磁 体的方法，其特征是所述钢套由lCrl8Ni9Ti奧氏体不锈钢加工而成。
全文摘要
本发明公开一种低Nd的各向异性Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B/α-Fe复合纳米晶磁体及制备方法。所述低Nd的各向异性Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B/α-Fe复合纳米晶磁体，其纳米晶磁体由Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B和α-Fe两相复合而成，纳米晶磁体中α-Fe相含量为20～40％，Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B相晶粒取向生长，在压应力方向上具有
晶体学织构；在平行和垂直于压应力方向上具有明显的磁各向异性。所述方法运用热变形低Nd非晶Nd<sub>x</sub>Fe<sub>94-x</sub>B<sub>6</sub>(6≤x≤10)合金的办法，利用单轴压应力控制非晶基体中纳米晶的形核和生长，至使Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B相晶粒取向生长，从而制得低Nd的各向异性Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B/α-Fe复合纳米晶磁体。该磁体中软磁相α-Fe相含量的提高，不仅可以降低生产成本，还可以提高磁体的强度和抗腐蚀能力。
文档编号H01F1/08GK101593591SQ20091007418
公开日2009年12月2日 申请日期2009年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者刘延国, 张湘义 申请人:燕山大学