[发明专利]高性能辐向热压磁环及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料的制造领域，特别适用于高性能辐向热压磁环及其制备方法。

技术背景

现在采用永久磁体制备辐向环的方法有多种，如采用永磁体拼接粘成永磁环，利用这种方法制备的辐向环在拼接处出现磁场不均匀；还有采用各向同性的磁粉粘结成辐向环，这种磁环为各向同性且密度较低，因此磁性能较低，磁能积范围为6～10MGOe。中国专利ZL88103837(申请日：1988.07.16)公开的一种“辐向取向钕-铁-硼永磁环及其制造方法”，是采用粉末冶金工艺制备稀土永磁辐向环。首先将磁体破碎成3～5μm的磁粉，然后利用辐向磁场对磁粉进行取向并压制成型，最后进行烧结和回火处理，从而制备出辐向永磁环。由于这种磁环尺寸受到取向场的限制，因此磁环的尺寸受到了极大限制，同时难以实现高壁、薄壁磁环的制备。同时由于粉末冶金工艺导致的磁环烧结过程中大量收缩，使磁环不能做到近终成型，增加了磁环的后继加工成本。

采用仔细控制的生产永磁材料的工艺，已经熔融旋制出由要形成RE₂TM₁₄B正方晶相的组分构成的含稀土元素的各种合金。在淬火或过冷淬火再退火的条件下，这种熔融旋制的材料基本上由正方晶体组成，典型的如Nd₂Fe₁₄B相，磁体组合物及其制造方法参见美国专利(专利号：4802931)，含正方晶体的晶粒都很小，典型的平均晶粒尺寸小于100nm，在它们周围是一个或多个二级晶粒边界相，该边界相形成该组分的永磁特征。这种微粒材料是磁各向同性的，熔融旋制的带段可粉碎成合适的粉末，再配上合适的粘合材料并膜制成有用的粘合永磁体。

开式压机中制备热压和/或热变形磁体，通过氩气喷吹使热压磁体与空气隔离，以避免粉末合金材料的氧化和燃烧的办法，可以实现磁体的高效、迅速生产，中国专利ZL92103558.6(申请日：1992.05.15)公开了一种“在开式压机中热压磁体”，其特点是通过氩气喷吹以避免粉末合金材料的氧化，从而达到高效率生产的目的。但这种方法未能实现合金材料与空气的完全隔离，在较高的温度下(700℃～900℃)热压过程中易于造成磁体中氧含量的增加，从而降低了各向异性磁体的性能，其最大磁能积约为20～30MGOe。热压/热变形磁体的稀土含量较低(约13at％)，因此磁体对氧化较为敏感，磁体中氧含量将直接决定其性能。

传统制备热压辐向环的方法首先是制备各向同性的热压块，然后利用压头的热挤出过程将磁体制备成为环，这已在美国发明专利US4844754中公开。热压磁体织构形成与材料的塑性变形密切相关，由于材料在塑性变形过程中受到其与模具壁间摩擦力的作用，导致其变形的不均匀性，从而严重影响了材料的性能，如O Gutfeisch(J.Phys D Appl Phys.31(1998)807-811)和W.Grunberger(Journal of Alloys and compounds 275(1997)293-301)的报道表明热压环磁性能沿磁环的轴向和径向存在较大的不均匀性。同时材料在变形过程中的开裂有严重影响了其磁性能的均匀性，如C.D.Fuerst的报道(J.Apll.Phys.73(10)1993 5751-5756)。

因此控制氧含量、提高材料塑性变形的均匀性并抑制开裂，对于制备高性能辐向磁环至关重要。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高性能辐向热压磁环。

本发明的另一目的在于：提供一种上述高性能辐向热压磁环制备方法。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：

一种高性能辐向热压磁环，是通过将磁性速凝薄带制成粉末、热压成全密度各向同性磁体，通过热变形工艺将所述各向同性磁体制成的具有细片晶显微组织的环；

该磁环的成分按原子比为：(RE_1-xRE′_x)₂(Fe_1-yTM_y)₁₄B，其中RE为钕和/或镨，RE′是取自Y，La，Ce，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中的一种或多种；TM是一个或多个过渡族元素，如Co，Ni，Mn，Cr，Al，Sn，Ga，Ti，Zn，Zr，Mo，Ag，W，Nb和Cu；x为0～0.4，y为0～0.4；

该磁环的磁能积大于30MGOe。

非晶纳米晶薄带制成的粉末可以完全为晶态，也可以包含部分非晶态，晶粒度小于500nm。