[发明专利]一种纳米晶复合NdFeB永磁合金及其提高磁性能的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米晶复合NdFeB永磁合金及其提高磁性能的热处理工艺，制备磁性材料的热处理工艺技术领域。 

背景技术

纳米晶复合永磁合金是一种新型的永磁材料，它是由软磁相与硬磁相在纳米范围内复合组成的永磁材料。纳米晶复合永磁基本特点为：①具有明显的剩磁增强效应，理论最大磁能积也很高，它有可能取代NdFeB，而成为新一代永磁材料；②由于含有较多的软磁相α-Fe等，使稀土含量下降，因而原材料成本低；③该磁体的磁硬化机理为软硬磁相之间的交换耦合作用；④同第三代NdFeB永磁相比，磁体稳定性，耐腐蚀性具有一定的提高。现代科学技术与信息产业正在向集成化、小型化、轻量化、智能化方向发展，具有潜在超高磁能积的纳米晶复合永磁材料必将在国民经济发展中有广泛的应用前景。 

纳米晶复合永磁材料合金制备方法主要有熔体快淬法、机械合金法(MA)、氢化法(HDDR)、磁控溅射法、气体雾化法(GA)等。由于熔体快淬法，操作方便，工艺简单，有利于工业化生产，从而成为最重要的一种制备方法。在利用熔体快淬法得到纳米复合永磁合金的快淬薄带后，要进行退火晶化处理以得到纳米尺寸的晶粒，从而使得合金的软硬磁性相之间产生交换耦合作用，提高合金的磁性能。除了进行传统的常规退火外，最近几年还出现了几种新型的晶化处理工艺，如快速加热退火、稳恒磁场退火法。Fang等研究了快速退火工艺(RTA)对于纳米晶复合Nd₂Fe₁₄B/α-Fe合金系磁性能的影响，发现用极快的升温速率(大于600℃/min)将非晶薄带升温到硬磁相晶化温度进行短时间保温，并快速冷却，硬软磁相将同时析出，RTA法适合于Nd₂Fe₁₄B/α-Fe型合金。磁场热处理工艺是一种很有吸引力的方法，它不仅可以细化晶粒，还可使晶粒，有一定的定向分布。对快淬Nd₄Fe_73.5Co₃(Hf_1-x)B_18.5(x＝0，0.5，1)，在400KA/m磁场中退火可使晶粒细化20％，B_r和(BH)_max提高10％。Gao研究指出，经过磁场热处理，可以改善晶粒界面的的微结构，加强两相间的交换耦合作用。我们利用熔体快淬法制得合金的快淬薄带后，发展了利用高强度、低成本的脉冲磁场方法进行退火，进一步提高了合金的综合磁性能。 

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米晶复合NdFeB永磁合金及其提高磁性能的热处理工艺。 

本发明的目的是通过以下技术手段来实现的。 

一种纳米晶复合NdFeB永磁合金，其特征在于该合金的成分，以原子百分比计为： 

Fe73～83％ 

Nd6～12％ 

Co3～9％ 

Ga0.1～4％ 

Zr0.5～5％ 

B4～9％ 

上述纳米晶复合NdFeB永磁合金的提高磁性能的热处理工艺，其特征在于该方法具有以下步骤： 

a.将工业纯金属原料Fe、Nd、Co、Ga、Zr以及FeB合金，按纳米晶复合NdFeB永磁合金成分以原子百分比计为：Fe73～83％、Nd6～12％、Co3～9％、Ga0.1～4％、Zr0.5～5％和B4～9％进行配料，然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流密度为100～250A/cm²，将熔炼合金翻身熔炼3～6次，得到合金纽扣锭； 

b.将纽扣锭破碎成3～5g的小块料，装入石英管内，在电感应真空快淬炉中制成合金薄带；石英管喷嘴直径为0.6～1.2mm，喷嘴与辊面距离为5～10mm，氩气压力差为0.8×10⁵～1.5×10⁵Pa，辊面线速度为12～22m/s； 

c.将上述快淬合金薄带在200～400℃，真空度为3×10^-3～5×10^-3Pa条件下，在合金的居里温度附近进行外加脉冲磁场退火，退火时间为10～30min，外加脉冲磁场频率为0.02～0.05Hz，磁场强度为1～6T。 

本发明中所用的原料为纯金属Fe、Nd、Co、Ga、Zr以及FeB中间合金。 

本发明的合金具有纳米尺寸的显微结构(其晶粒尺寸约20～50nm)和优异的磁性能。