[发明专利]一种纳米稀土永磁材料及其制备方法

说明书

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。

背景技术

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/R₂Fe₁₄B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(Fe₃B，α-Fe)/Nd₂Fe₁₄B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采用热变形技术。

对于铸造的微米晶RE-Fe-Cu-B(RE＝Nd，Pr)热变形能够形成理想[006]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 AppliedPhysics，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”(公开日2006年3月16日)，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1340kA/m，磁能积达到274.6kJ/m³。

美国专利公开号2006/0005898A1“各向异性纳米复合稀土永磁体及其制备方法”(公开日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Journal 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413.9kJ/m³(见Journal of Magnetism and MagneticMaterials 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。