[发明专利]一种复合稀土磁致伸缩材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合稀土磁致伸缩材料的制备方法，属于稀土磁致伸缩材料技术领域。

背景技术

稀土磁致伸缩材料由于具有室温磁致伸缩系数大、居里温度高、产生的应力大、转换效率高、机电耦合系数高等优点，而成为许多先进的声学器件、力学器件、电子器件、电磁执行器、传感器和智能系统的重要组成部分，但由于稀土磁致伸缩材料属于金属间化合物，脆性较大，不利于机械加工成各种需要的形状。

为了克服稀土磁致伸缩材料的脆性大、不利于加工的缺点，通常的方法为将稀土磁致伸缩材料制成粉末，用粘结或烧结的方法制成需要的形状。粘结方法虽然可将稀土磁致伸缩材料制成需要的形状，并且可提高材料的强度，但磁致伸缩系数损失非常大。专利文献CN1845272B、CN101220437B中均公开了粘结稀土超磁致伸缩材料，所使用的粘结剂为环氧树脂，制得的粘结稀土磁致伸缩材料的饱和磁致伸缩系数约为1000ppm。

烧结方法虽然可将稀土磁致伸缩材料制成各种形状，但不能克服材料本身脆性大的缺点。同时烧结方法制造的磁致伸缩材料的伸缩系数较定向凝固方法制取的低。专利文献CN1743479B的烧结磁致伸缩材料在预应力8.0MPa，磁场强度240kA／m时的磁致伸缩系数为1542ppm。在相同测试条件下，定向凝固制取的稀土磁致伸缩材料的伸缩系数可达1800ppm以上。专利文献CN1457370A中制取的烧结稀土磁致伸缩材料的伸缩系数在1100ppm。

专利文献CN101388433A公开了一种粘结磁致伸缩材料及其制备方法，将磁致伸缩薄片用树脂直接粘结而成，以提高材料的抗涡流损耗，但由于磁致伸缩薄片间的粘接剂不具有磁致伸缩能力，当磁致伸缩薄片发生伸缩时，薄片间固化后的环氧树脂层会对磁致伸缩薄片产生一个阻碍其发生伸缩的力，从而降低薄片的磁致伸缩性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合稀土磁致伸缩材料的制备方法，该方法简单易行，可明显提高磁致伸缩材料的伸缩系数高、工作磁场频率和整体强度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合稀土磁致伸缩材料的制备方法，以由稀土磁致伸缩材料的粉末和高分子有机物组成的混合物作为粘结剂，采用该粘结剂粘结稀土磁致伸缩材料，然后固化成型，再整形得到复合稀土磁致伸缩材料。

该制备方法具体包括以下步骤：

(1)制造稀土磁致伸缩棒材；

(2)将稀土磁致伸缩棒材制成粉末，并将该粉末与高分子有机物按比例混合，制成粘接剂；

(3)将稀土磁致伸缩棒材加工成稀土磁致伸缩材料；

(4))根据需要用粘接剂依次将稀土磁致伸缩材料粘结在一起，形成毛坯，固化成型后整形得到复合稀土磁致伸缩材料。

在所述制备方法中，制造稀土磁致伸缩棒材可以采用定向凝固法，具体为布立基曼法、丘克拉尔斯基法、浮区区域熔炼法、或“一步法”中的任何一种。

可以采用机械或人工方法将稀土磁致伸缩棒材加工成粉末，粉末的粒度小于2mm。

制作粘结剂时，高分子有机物与粉末的质量比≤15／100。高分子有机物可以为环氧树脂或酚醛树脂，优选为环氧树脂。根据需要，所述步骤(3)中加工后的稀土磁致伸缩材料的形状可以为片状、环状、圆柱状或方柱状。

用粘结剂粘结稀土磁致伸缩材料的过程类似用砖砌墙，需要制备的复合稀土磁致伸缩材料为墙，稀土磁致伸缩材料为砖，粘结过程为：在稀土磁致伸缩材料的表面上涂一层粘结剂，将另一块稀土磁致伸缩材料按照要求进行粘结，依次类推，若干稀土磁致伸缩材料按顺序用粘结剂粘结在一起就形成了一个毛坯。

固化成型是将粘结好的毛坯进行定型，通常的方法有常温固化、加压力固化、加磁场固化和加热固化，本发明使用的固化成型方法为上述方法中的一种或一种以上方法的组合。固化时间为1～48h。常温固化即将粘结成型的毛坯，在常温下进行固化成型。加压力固化是在垂直于粘结面的方向施加0.1～2MPa的压强进行固化。加磁场固化是在平行于粘结面方向施加磁场，对粘结剂中的稀土磁致伸缩材料粉末进行取向，该磁场可以用钕铁硼磁体提供。加热固化是将毛坯加热至60℃～200℃进行固化。

所述稀土磁致伸缩材料的加工方法可选择以下两种方法中的一种：

方法一：直接将稀土磁致伸缩棒材切割成所需形状的稀土磁致伸缩材料；