[发明专利]硬磁相与软磁相合成磁体及制备方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种稀土硬磁相与软磁相交换耦合的合成磁体及其制备方法，属于磁体材料及其制备技术领域。

二、背景技术：

当今世界，在电子、信息、通信、航空航天、交通及医疗设备等产业领域，稀土磁体几乎无处不在。纵观未来，随着科学技术的迅猛发展，常规永磁体已经难以满足工程和技术的要求，因为其性能已经接近理论极限，要提高其性能已经没有多大潜在空间了。于是更高性能的新一代磁体成为研究热点。在1956-1957年间，W.H.Meiklejohn和C.P.Bean提出，如果硬磁相与软磁相在晶粒相互接触之处，它们的晶格取向能够互相关联，则可能发生硬磁相与软磁相之间的交换耦合.这现象这已被实验所证实。1991年，克奈勒(E.F.Kneller)^[1]等人提出了利用这种硬磁相与软磁相之间的交换耦合原理探索新型磁体的新思路：使高饱和磁化强度软磁相与高矫顽力硬磁相发生交换耦合以制造新型磁体。要使交换耦合原理能够提高磁性，必须满足两个条件：

第一、硬磁相与软磁相发生交换耦合；

第二、软磁相线性尺度小于其畴壁厚度。

值得注意的是，为了使交换耦合原理能够提高磁性，只要求软磁相线性尺度小于其畴壁厚度(纳米级)；而不要求硬磁相线性尺度也小于其畴壁厚度(纳米级)。但是，迄今为止，国内外有关更高性能的新一代磁体的研究工作全都集中于硬磁相与软磁相交换耦合的纳米合成材料，也就是说，发生交换耦合的硬磁相与软磁相的线性尺度都是纳米级的，即小于1微米。

1996年，Bauer J等人研究硬磁相与软磁相交换耦合的纳米合成材料，其中α-Fe相的晶粒度为15nm，其含量为为30vol％，Nd₂Fe₁₄B相的晶粒度为25nm，这时，所得到的样品磁性为：(BH)_m＝23.3MGOe，H_ci＝5.3KOe。

1998年，Chang W.C等人研究硬磁相与软磁相交换耦合的纳米合成材料，用少量Cr取代部分Fe，提高矫顽力H_ci＝12KOe，但磁能积下降了(BH)_m＝19MGOe。

2002年，Jung-Ho Park等人研究硬磁相与软磁相交换耦合的纳米合成材料，其中α-Fe相的晶粒度为10nm，Nd₂Fe₁₄B相的晶粒度为55nm，这时，所得到的样品磁性为：(BH)_m＝14.2MGOe，H_ci＝3.4KOe。

2002年，Y.W.Wu等人研究硬磁相与软磁相交换耦合的纳米合成材料，用少量Zr已取代部分Fe，其中α-Fe相与Nd₂Fe₁₄B相的晶粒度都是20nm，这时，所得到的样品磁性为：(BH)_m＝19MGOe，H_ci＝3.46KOe。

美国德顿大学的磁学实验室从2002年开始研究硬磁相与软磁相交换耦合的纳米合成材料，得到的结果逐年提高，到2004年，提高到(BH)_m＝51.6MGOe，H_ci＝12.3KOe。其中α-Fe相与Nd₂Fe₁₄B相的晶粒度都在50nm左右。

目前国内外研究工作遇到困难，这是由于这些研究工作涉及的硬磁相与软磁相交换耦合的纳米合成材料中的硬磁相晶粒度都小于1微米，而这种晶粒度的硬磁相所得到的矫顽力的最高记录是H_ci＝12.3KOe，要得到更高的矫顽力比较困难，因而也就难以得到更高的磁性能。要得到更高的矫顽力必须使硬磁相具有最佳晶粒度，而硬磁相的最佳晶粒度是3-5微米。

三、发明内容：

本发明目的在于提供一种能够得到更高矫顽力从而得到更高磁性、成本更低，机械性能及抗腐蚀性能更高的硬磁相与软磁相合成磁体及制备方法

技术解决方案：

本发明由硬磁相、软磁相组成，硬磁相弥散在软磁母相中，其特征是：软磁相的含量为5wt％-70wt％，其余为硬磁相，硬磁相的晶粒度为：1.5-10微米，软磁相的晶粒度为：10-100微米，微米晶粒硬磁相之间的距离为10-100纳米；微米晶粒软磁相与弥散在其中的微米晶粒硬磁相发生交换耦合。

合成磁体形成磁单轴各向异性。