[发明专利]高强韧性铁基稀土永磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料的制造领域，特别适用于高强韧性铁基稀土永磁体及其制备方法。

背景技术

稀土永磁材料作为重要的金属功能材料，在航天航海、信息电子、能源、交通、通讯、医疗卫生等众多领域有着广泛的应用。但是稀土永磁材料的强韧性很差，这已成为其致命弱点。金属间化合物R₂Fe₁₄B属于正方晶体结构，其自身滑移系较少，再加上构成材料永磁性能必不可少的富钕相的包覆，薄壳状富钕相构成了晶界弱化，富钕相与R₂Fe₁₄B主相结合较弱，使得材料以沿着晶界断裂为主，构成了典型的脆性断裂。烧结Nd-Fe-B永磁材料表现为低的强韧性，使得稀土永磁材料很难加工，增加了材料的加工成本，降低了材料的加工精度；同时，强韧性差，也使得材料在生产、加工、运输、装配等过程中容易掉边掉角，甚至断裂；韧性差，降低了材料的抗冲击振动能力，影响材料在使用过程中的稳定性和安全性。强韧差的永磁体不仅增加了稀土永磁材料的生产成本，而且严重制约材料应用范围的进一步扩大。

美国Magnequench公司利用熔体快淬技术成功制备出了纳米晶薄带，用来制备粘结磁体以及热压/热变形磁体。其成分范围控制在正分以上，即磁体由Nd₂Fe₁₄B主相和少量富钕相和富硼相组成，由于缺乏塑性相，该热压/热变形磁体的强韧性仍然很差。

中国发明专利ZL98123189.6为“一种高性能稀土永磁材料及其制备方法”，是将占基本组成总重量0.05～2.0％的添加剂D(D＝Al₂O₃或TiN)加入到R-Fe-M-B合金粉末中，将混合粉末压制成型、烧结、热处理制得含添加剂D的稀土永磁材料。该材料主要是为了降低磁体成本而采用Al₂O₃或TiN添加的办法，添加的这两种颗粒虽然在一定程度上可以代替重稀土元素或重稀土元素氧化物提高磁体矫顽力，但这两种颗粒都属于高硬度、高脆性颗粒，它们的加入并不能提高磁体的强韧性。

现有技术中永磁体中α-Fe的含量在0％～10％，主要存在于快淬磁粉中，该磁粉为各向同性磁粉，用来制备各向同性粘结磁体，其性能较低。

发明目的及发明内容

本发明的目的在于：提供一种高强韧性铁基稀土永磁体。

本发明的另一目的在于：提供一种上述高强韧性铁基稀土永磁体的制备方法。

商业烧结(Nd，R)-Fe-B的抗弯强度一般在250MPa左右，断裂韧性在4.5±0.5MPa·M^-1/2。对于脆性材料来讲，在很多情况下其破坏是受到了一个冲击作用，因此提高烧结磁体强韧性首要的是要提高磁体的抗冲击性能。

可加工永磁体通常包括三种：(1)FeCrCo-类型，该类磁体磁性能尤其是矫顽力很低；(2)PtCo-类型，该类磁体的价格是其致命缺点；(3)粘结磁体，该类磁体的磁性能很低，通常是其同类烧结磁体性能的50％。

本发明制备的永磁体要实现其强韧性和抗冲击性能比商业磁体有显著提高，力学性能的提高将有效的减少磁体在加工和使用过程中的破坏，大大提高磁体的可加工性能和可靠性。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：

本发明的一个方面是提供了一种高强韧性铁基稀土永磁体，它包括硬磁性相Nd₂Fe₁₄B，永磁体的化学成分按重量百分比为：Nd 8～11，Re 0.5～1，TM 82～85，M 0.1～1，B 4～6，其中Re为选自Dy、Tb的稀土元素，TM为选自Fe、Co的过渡族元素，M为选自Nb、Cu、Ti、Al的微量添加元素，其余为不可避免的微量杂质，该永磁体还包括软磁性相α-Fe。

硬磁性相Nd₂Fe₁₄B的晶粒度约为100～150nm，软磁性相α-Fe的晶粒度约为50～100nm。

硬磁性相Nd₂Fe₁₄B和软磁性相α-Fe的体积比例为95:5～80:20。