[发明专利]各向异性纳米/非晶复相块体永磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高性能块体永磁材料技术，特别是一种各向异性纳米/非晶复相块体永磁材料及其制备方法。 

背景技术

稀土铁永磁材料是指以稀土与铁形成的金属间化合物为基体的永磁材料。钕铁硼永磁体具有高的剩磁、高矫顽力和高的磁能积，被誉为现代“磁王”。近年来，随着市场对线性运动、转动电机(主轴电机和步进电机等)等器件小型化、轻量化的需求增加，世界各国都在致力于开发各种各向异性永磁体。其中，各向异性块体稀土铁永磁体的研究已经成为硬磁材料研究和应用的热点之一。 

根据传统制备方法的不同，各向异性块体稀土永磁体主要分为三种：烧结永磁体、热变形永磁体和粘结永磁体。这三种方法中，永磁体都经历了母合金熔炼-破碎制粉-成型的复杂过程，最终获得永磁体的磁性能优劣很大程度上取决于磁粉的性能。一般要求磁粉具有：小的颗粒尺寸和窄的尺寸分布；粉末颗粒呈近球状；颗粒的晶体缺陷尽可能少；表面吸附杂质和气体尽可能少。图1是美国通用汽车公司(GM公司)和美国Marko公司给出的两种典型工艺图(周寿增，董清飞。超强永磁体一稀土铁系永磁材料(第2版)。2004年2月。北京，冶金工业出版社)。而粘结各向异性永磁体所用的各向异性磁粉通常采用两种方法获得：将热变形各向异性永磁体破碎研磨；改进HDDR(氢化、歧化、脱氢和重组法)工艺。为获得最优的永磁性能，多级回火工艺和多次双向脉冲磁场取向被广泛应用。由于材料本身的特点，稀土永磁体力学性能较差，而且容易腐蚀，必要时需要进行相应的耐蚀处理。因此，传统工艺生产流程长、工艺繁琐，工艺过程中任何一个环节都会直接影响到产品质量。 

1988年，Cohoorn等研究了快淬Nd₄Fe₇₇B_18.5材料以来，具有剩磁增强效应的双相纳米晶复合永磁材料备受关注。如张湘义等提出的各向异性复合纳米晶永磁材料等(张湘义，关颖，张静武，α-Fe/Nd₂Fe₁₄B各向异性复合纳米晶永磁材料的制备方法，CN1385869A)。这种各向异性复合纳米晶可以直接作为条带使用，同时也提供了各向 异性磁粉的制备新方法。潘振东也提出了熔体快淬结合磁场热处理获得磁粉的新方法(潘振东，稀土铁系纳米复合永磁合金粉末及其制造方法，CN1347124A)。但是如果想获得各向异性块体材料，这种条带仍需要破碎后烧结或者粘结来成型，不能避免母合金熔炼-破碎制粉-成型的复杂过程，而这种纳米晶在烧结过程很容易发生晶粒的长大导致性能恶化。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的各向异性硬磁性能的纳米/非晶复相块体永磁材料及其制备方法。 

实现本发明目的的技术解决方案分为：一种各向异性纳米/非晶复相块体永磁材料，纳米尺寸的Nd₂Fe₁₄B硬磁相和Fe₃B、α-Fe软磁相均匀分布在(Fe₇₁B₂₁Nd₈)₉₆Nb₄(原子百分比)块体非晶合金基体上组成的复相块体永磁材料。 

一种制备上述的各向异性纳米/非晶复相块体永磁材料的方法，包括以下步骤： 

a.采用熔体直接铸造成型的方法制备出块体非晶合金； 

b.块体非晶合金前躯体在磁场下进行反玻璃化退火处理，硬磁相和软磁相作为晶体相比非晶合金具有更高的热稳定性，退火过程中从玻璃前驱体中形核长大，而残余的非晶合金热稳定性得到提高，在退火后保留为非晶合金基体，从而得到纳米尺寸的硬磁相和软磁相均匀分布在块体非晶合金基体上组成的复相块体永磁材料。 

本发明与现有技术相比，其显著优点在于： 

(1)良好的各向异性永磁性能。由于反玻璃化温度低于软磁相的居里转变温度，α-Fe析出带有择优取向性，通过Nd₂Fe₁₄B硬磁相与α-Fe或Fe₃B软磁相之间的交换耦合作用，最终获得的块体非晶合金复合材料具有各向异性，即沿着某一特定方向性能较优异。