[发明专利]纳米复相(Fe3B,α－Fe)/Nd2Fe14B磁性材料制备方法

说明书

                         技术领域

本发明涉及一种纳米复相(Fe₃B，α-Fe)·/Nd₂Fe₁₄B磁性材料制备方法。

                         背景技术

纳米复相磁性材料理论上具有很高的磁性能，其理论磁能积达到1000kJ/m³，是目前号称永磁之王的烧结钕铁硼的最大理论磁能积的几乎两倍。由于它同时含有硬磁相和软磁相，所以它既具有硬磁体的高矫顽力又具有软磁体的高磁导率，而且该材料的Nd含量低，因此降低了材料的成本。无论是从材料的磁性能还是生产成本来看，纳米复相磁性材料都是具有重要的应用前景。目前该材料的制备方法主要有熔体快淬法和机械合金法两种：

1)熔体快淬法，又称甩带法(melt-spinning)。这种方法是，选取磁性材料各组元的单质或合金，并去除氧化皮，按一定比例混合。把合金放入快淬炉中加热熔化，一般温度为1200℃左右。当熔融合金熔炼完毕后，通过一小直径的喷嘴注射到转动的铜鼓上，使熔融合金迅速冷却并凝固成快淬带。将快淬带适当进行热处理，粉碎后与粘接剂混合并压制成型，得到纳米复相(Fe₃B，α-Fe)/Nd₂Fe₁₄B粘结磁性材料。

2)机械合金法，也称高能球磨法(HEBM)。这种方法是将磁性材料各组元去除氧化皮并粉碎，然后按照一定的成份比混合，放入真空熔炼炉(真空度为10^-3左右)中进行熔炼(温度为1200～1300℃)。当固体熔化后，使合金快速冷却，得到了块状合金铸锭，采用粉碎机或震动球磨机对合金铸锭进行粗粉碎，使合金破碎成为粒径为10～40μm的粉末。将合金粉末和一定量的纯铁粉末均匀混合，再放入高能球磨机中球磨。球磨后的合金粉末，放入真空热处理炉当中，进行适当的晶化热处理之后与粘接剂混合并压制成型，得到纳米复相磁性材料。

虽然很多科学工作者对两种方法进行了不断的改进，但纳米复相磁性材料的实际磁性能与理论磁性能之间存在很大差距，主要原因是这两种方法用于制作纳米复相材料，软硬磁性相晶粒尺寸的大小与理想模型相差较远，软硬磁性相之间的交换耦合不够充分，而且材料晶粒的完整性较差，缺陷很多。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种纳米复相(Fe₃B，α-Fe)/Nd₂Fe₁₄B磁性材料制备方法。

 纳米复相(Fe₃B，α-Fe)/Nd₂Fe₁₄B磁性材料制备方法的步骤为：

1)制取合金蒸发靶材

选取各组成成分的单质或合金，均匀混合并冶炼，制取合金蒸发靶材；

2)蒸发合金，制取纳米粉末

清除合金铸锭表面的氧化物和杂质，并在蒸发室内进行预热，同时抽真空，待真空度达到10^-6Pa后接着通入1～4kPa压力的高纯惰性气体，然后通过电弧加热，使靶材气化。纳米合金粉末在液氮冷阱上沉积；

3)收集纳米粉末并原位加压

在密闭的高真空的环境下用机械手收集粉末，放入原位加压室中。先进行预热处理，然后保温加压，降温并同时继续压制。

本发明方法的优点是：制备环境真空度高，材料的含氧量低；制备装置对原材料的污染小，制备出的纳米颗粒圆滑，表面清洁，晶粒的完整性好；粒径大小较易控制，分布范围窄，能够控制软硬磁性相晶粒的大小与理论模型较好符合。此外，使用原位加压法能使材料的致密度较高。

                        具体实施方式

上述磁性材料主要由硬磁性相和软磁性相两相构成，其成份比例式为：Nd_3～6Fe_70～80B_12.5～22.5Cu_0.1～1.5Cr_0.5～4.5，其中硬磁性相的相组成为：Nd₂Fe₁₄B，而软磁性相则为两个相共同构成：α-Fe、Fe₃B。

在电弧轰击靶材之前，需对合金进行预热处理，减少材料杂质含量，预热温度控制在400～700℃左右，并保温15～45min。