本发明属于材料领域，涉及一种磁性复合材料及制备方法。
背景技术：
CN201610622952.6提供一种含镨钐元素的磁性材料及其制备方法，所述含镨钐元素的磁性材料由以下重量百分比的组分组成：钕25％、硼1％、镝2％、镨1％、钐5％、锆2％、铜3％、余量为铁。磁性材料的制备方法包括：配料；熔炼；氢碎；制粉；成型；烧结。
但是，这种材料的综合性能并不高。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有优良磁性能的磁性复合材料；第二目的在于提供该磁性复合材料的制备方法。
一种磁性复合材料，由铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体烧结而成；铁基磁粉末基体的组分及质量百分比为：Nd 18-22％、Ce 8-12％、B 0.6-1.1％、Sn 0.5-0.9、Cu 0.2-0.9％、Si 0.3-0.8％、Ti 0.3-0.7％、Nb 0.1-0.4％、余量为Fe；SnO2-TiO2纳米复合粉体中SnO2与TiO2的重量比为1：0.9-1.3。
优选地，所述铁基磁粉末基体上还分布有重量百分数为0.05-0.3％的TiC微粒。
优选地，TiC微粒平均直径为0.2-0.5微米。
优选地，铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比为100：0.1-0.4。
上述磁性复合材料的制备方法：按铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至590-720℃，保温3-4h，然后升温至1090-1190℃烧结3-4h，冷却后，进行二次回火处理，即分别在890-960℃和560-590℃热处理回火1-2h；最后经210-230℃时效处理即得。
优选地，铁基磁粉末的制备方法为：先将原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得到母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1540-1570℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为80-100kHz，冷却辊和喷嘴间距为0.2-0.5mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为25-27m/s，薄带材料的厚度为100-120微米，宽度为11-19mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1Pa以下，通入氢气，保持压力在2-3×105Pa，时间在3-5h，冷却，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺采用550-600℃保温5-6h，脱氢气压低于10Pa时脱氢结束，停止加温，冷却并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2400-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
优选地，按照Nd 18-22％、Ce 8-12％、B 0.6-1.1％、Sn 0.5-0.9、Cu 0.2-0.9％、Si 0.3-0.8％、Ti 0.3-0.7％、Nb 0.1-0.4％、余量为Fe进行配料；Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe为元素含量大于99.9％纯金属，B以硼铁中间合金的形式加入，硼铁中间合金的含B量为24-26％；原料TiC微粒为纯物质，微粒的平均直径为0.2-0.5μm。
优选地，SnO2-TiO2纳米复合粉体的制备方法为：将NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比为10：8：12-15配料，然后放入研钵中混合研磨15-20min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一号混合物，研磨10-15min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL；在二号混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研20-25min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL，KBH4的加入量为一号混合物的20-22％；将钛酸丁酯、二乙醇胺、无水乙醇按体积比为1：4：0.2-0.4与三号混合物混合，在超声波辐射下剧烈搅拌1-2h得到溶胶，再将溶胶烘干研磨成粉末，焙烧、冷却即得。
优选地，溶胶烘干温度为70℃。
优选地，溶胶粉末焙烧条件为660℃焙烧2h。
本发明的有益效果：
本发明磁性复合材料经过混合、球磨、烧结、回火制成，使SnO2-TiO2纳米复合粉体均匀分散包裹磁性复合材料主相晶粒表面层，形成一层隔膜，将磁性复合材料末颗粒彼此隔开；TiC具有隔开主相晶粒的作用；由于SnO2-TiO2纳米复合粉体的熔点较高，在材料的烧结过程中不会熔化，可以起到阻碍晶粒长大的钉扎作用，从而制备出晶粒细小的磁性复合材料；在本发明中磁性材料的基体中分布有TiC，可以细化晶粒，提高磁体的矫顽力，可以增强磁相之间的耦合作用，增强磁性材料的综合磁性能，在不添加重稀土元素的条件下，使材料获得极高的磁性能。本发明磁性复合材料的制备方法没有使用多的稀贵材料，其制备成本低，工艺简单，操作方便，适于推广。
附图说明
图1为本发明磁性复合材料的组织图，可以看出该磁性复合材料的组织致密均匀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明的技术方案。
实施例1：
一种磁性复合材料，由铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体烧结而成；铁基磁粉末基体的组分及质量百分比为：Nd18％、Ce8％、B0.6％、Sn0.5％、Cu 0.2％、Si 0.3％、Ti0.3％、Nb0.1％、余量为Fe；SnO2-TiO2纳米复合粉体中SnO2与TiO2的重量比为1：0.9。铁基磁粉末基体上还分布有重量百分数为0.05％的TiC微粒。TiC微粒平均直径为0.2微米。铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比为100：0.1。
制备方法：
铁基磁粉末的制备方法为：按百分比配料，Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe为元素含量大于99.9％纯金属，B以硼铁中间合金加入，硼铁中间合金含B量为25％；原料TiC微粒为纯物质，微粒平均直径为0.2μm。先将上述原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为90kHz，冷却辊和喷嘴间距为0.35mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为26m/s，薄带材料的厚度为110微米，宽度为15mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1Pa以下，通入氢气，保持压力在2.5×105Pa，时间4h，冷却，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺为580℃保温5.5h，脱氢气压低于10Pa时脱氢结束，停止加温，冷却并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2400-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
SnO2-TiO2纳米复合粉体的制备方法为：将NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比为10：8：13.5配料，然后放入研钵中混合研磨18min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一号混合物，研磨12min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL；在二号混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研23min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL，KBH4的加入量为一号混合物的21％；将钛酸丁酯、二乙醇胺、无水乙醇按体积比1：4：0.3与三号混合物混合，在超声波辐射下剧烈搅拌1-2h得到溶胶，再将溶胶70℃烘干研磨成粉末，660℃焙烧2h，冷却即得。
磁性复合材料的制备方法：按铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至655℃，保温3.5h，然后升温至1140℃烧结3.5h，冷却后，进行二次回火处理，即分别在925℃和575℃热处理回火1.5h；最后经220℃时效处理即得。
磁性复合材料组织图如图1所示，可以看出该磁性复合材料的组织致密均匀。
实施例2：
一种磁性复合材料，由铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体烧结而成；铁基磁粉末基体的组分及质量百分比为：Nd 22％、Ce12％、B 1.1％、Sn 0.9％、Cu 0.9％、Si 0.8％、Ti 0.7％、Nb 0.4％、余量为Fe；SnO2-TiO2纳米复合粉体中SnO2与TiO2的重量比为1：1.3。铁基磁粉末基体上还分布有重量百分数为0.3％的TiC微粒。TiC微粒平均直径为0.5微米。铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比为100：0.4。
制备方法：
铁基磁粉末的制备方法为：按百分比配料，Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe为元素含量大于99.9％纯金属，B以硼铁中间合金加入，硼铁中间合金含B量为25％；原料TiC微粒为纯物质，微粒平均直径为0.5μm。先将上述原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为90kHz，冷却辊和喷嘴间距为0.35mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为26m/s，薄带材料的厚度为110微米，宽度为15mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1Pa以下，通入氢气，保持压力在2.5×105Pa，时间4h，冷却，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺为580℃保温5.5h，脱氢气压低于10Pa时脱氢结束，停止加温，冷却并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2400-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
SnO2-TiO2纳米复合粉体的制备方法为：将NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比为10：8：13.5配料，然后放入研钵中混合研磨18min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一号混合物，研磨12min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL；在二号混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研23min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL，KBH4的加入量为一号混合物的21％；将钛酸丁酯、二乙醇胺、无水乙醇按体积比1：4：0.3与三号混合物混合，在超声波辐射下剧烈搅拌1-2h得到溶胶，再将溶胶70℃烘干研磨成粉末，660℃焙烧2h，冷却即得。
磁性复合材料的制备方法：按铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至655℃，保温3.5h，然后升温至1140℃烧结3.5h，冷却后，进行二次回火处理，即分别在925℃和575℃热处理回火1.5h；最后经220℃时效处理即得。
实施例3：
一种磁性复合材料，由铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体烧结而成；铁基磁粉末基体的组分及质量百分比为：Nd 20％、Ce10％、B 0.8％、Sn 0.7％、Cu 0.6％、Si 0.5％、Ti 0.5％、Nb 0.25％、余量为Fe；SnO2-TiO2纳米复合粉体中SnO2与TiO2的重量比为1：1.1。铁基磁粉末基体上还分布有重量百分数为0.09％的TiC微粒。TiC微粒平均直径为0.4微米。铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比为100：0.25。
制备方法：
铁基磁粉末的制备方法为：按百分比配料，Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe为元素含量大于99.9％纯金属，B以硼铁中间合金加入，硼铁中间合金含B量为25％；原料TiC微粒为纯物质，微粒平均直径为0.4μm。先将上述原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为90kHz，冷却辊和喷嘴间距为0.35mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为26m/s，薄带材料的厚度为110微米，宽度为15mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1Pa以下，通入氢气，保持压力在2.5×105Pa，时间4h，冷却，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺为580℃保温5.5h，脱氢气压低于10Pa时脱氢结束，停止加温，冷却并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2400-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
SnO2-TiO2纳米复合粉体的制备方法为：将NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比为10：8：13.5配料，然后放入研钵中混合研磨18min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一号混合物，研磨12min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL；在二号混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研23min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1mL，KBH4的加入量为一号混合物的21％；将钛酸丁酯、二乙醇胺、无水乙醇按体积比1：4：0.3与三号混合物混合，在超声波辐射下剧烈搅拌1-2h得到溶胶，再将溶胶70℃烘干研磨成粉末，660℃焙烧2h，冷却即得。
磁性复合材料的制备方法：按铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至655℃，保温3.5h，然后升温至1140℃烧结3.5h，冷却后，进行二次回火处理，即分别在925℃和575℃热处理回火1.5h；最后经220℃时效处理即得。
对比实施例1：成份配比不在本发明设计范围内
一种磁性复合材料，由铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体烧结而成；铁基磁粉末基体的组分及质量百分比为：Nd 16％、Ce 6％、B 0.3％、Sn 0.3％、Cu 0.1％、Si 0.2％、Ti 0.2％、Nb 0.05％、余量为Fe；SnO2-TiO2纳米复合粉体中SnO2与TiO2的重量比为1：0.6。铁基磁粉末基体上还分布有重量百分数为0.02％的TiC微粒。TiC微粒平均直径为0.1微米。铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比为100：0.05。
制备方法同实施例1。
对比实施例2：成份配比不在本发明设计范围内
一种磁性复合材料，由铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体烧结而成；铁基磁粉末基体的组分及质量百分比为：Nd 25％、Ce 14％、B 1.3％、Sn 1％、Cu 1.2％、Si 0.9％、Ti 0.9％、Nb 0.6％、余量为Fe；SnO2-TiO2纳米复合粉体中SnO2与TiO2的重量比为1：1.5。铁基磁粉末基体上还分布有重量百分数为0.4％的TiC微粒。TiC微粒平均直径为0.6微米。铁基磁粉末和SnO2-TiO2纳米复合粉体的质量比为100：0.5。
制备方法同实施例1。
效果实施例：
按照实施例1-3和对比实施例1-2的组成比例和制备方法制备磁性复合材料。用NIM-10000型磁性能测试仪测量测量上述磁性复合材料的磁性能。
测试结果见下表。
上述测量结果表明：本发明提供的磁性复合材料具有极高的磁性能，最大磁能积和矫顽力明显高于现有技术CN201610622952.6制备的钕铁硼材料。与对比实施例测量结果进行比较可以发现，本发明磁性复合材料的磁性能与各组分的质量百分比有关。
本发明磁性复合材料经过混合、球磨、烧结、回火制成，使SnO2-TiO2纳米复合粉体均匀分散包裹磁性复合材料主相晶粒表面层，形成一层隔膜，将磁性复合材料末颗粒彼此隔开；TiC具有隔开主相晶粒的作用；由于SnO2-TiO2纳米复合粉体的熔点较高，在材料的烧结过程中不会熔化，可以起到阻碍晶粒长大的钉扎作用，从而制备出晶粒细小的磁性复合材料；在本发明中磁性材料的基体中分布有TiC，可以细化晶粒，提高磁体的矫顽力，可以增强磁相之间的耦合作用，增强磁性材料的综合磁性能，在不添加重稀土元素的条件下，使材料获得极高的磁性能。本发明磁性复合材料的制备方法没有使用多的稀贵材料，其制备成本低，工艺简单，操作方便，适于推广。
上述实施例的作用仅在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。对本发明技术方案进行简单修改或者简单替换不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。