[发明专利]大长径比辐向热压永磁环及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料的制造领域，特别涉及一种低成本、高性能、大长径比、辐向取向的热压永磁环及其制备方法。

背景技术

目前，永磁环的制备方法主要有永磁体拼接永磁环、各向同性粘结永磁环、辐向取向烧结永磁环、反向热挤压永磁环。拼接永磁环在拼接处易出现磁场不均匀；各向同性粘接永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；采用粉末冶金方法制备的辐向取向烧结永磁环，由于取向磁场的限制，磁环的尺寸受到极大限制，难以实现高壁、薄壁磁环的制备，同时由于粉末冶金烧结过程中大量收缩，使磁环不能近终成型，增加了磁环的后续加工成本；反向热挤压永磁环具有优异的磁性能、近终成型、可以制成薄壁件等优点，但是其长度通常不超过30mm，成型后两端性能极不均匀，需要去除，造成生产成本的不必要提高。现有技术中一次制备出长径比大于等于1的超长磁环的工艺和产品(长径比是指永磁环的长度与外直径的比值)，至今还未见报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种低成本、高性能、大长径比(即长径比大于等于1)的辐向热压永磁环及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种大长径比辐向热压永磁环，该永磁环在使用状态的化学成分按重量百分比为：稀土金属RE、RE′之和26～35％，稀土金属中RE占总金属的质量百分比为18～26％，B 0.7～1.1％，TM 0.5～5％，其余为Fe；其中RE为Nd和/或Pr，RE′为选自Y、La、Ce、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种稀土元素；TM为选自Co、Ni、Mn、Cr、Al、Sn、Ga、Ti、Zn、Zr、Mo、Ag、W、Nb和Cu中的一种或多种过渡族元素；该永磁环具有2-14-1型稀土永磁合金相；

该永磁环采用以下工艺制备：快淬制备稀土-Fe-B非晶纳米晶薄带→破碎成磁各向同性稀土-Fe-B磁粉→热压成全密度各向同性磁环→正向热挤压成型为具有细片晶显微组织的辐向取向永磁环。

所述RE′优选为Dy、Y、Ce、Sm、Ho中的一种或多种稀土元素；

所述TM优选为Nb、Ga、Al、Cu、Co、Mn、Cr、Ti、Zn中的一种或多种过渡族元素。

在所述热压过程中，热压上压套3向下运动，使磁粉压实并产生冶金结合。

在正向热挤压过程中，当热挤压上压套8向下移动时，各向同性磁环向下发生流变，获得辐向取向的永磁环。

该永磁环的磁能积大于40MGOe，矫顽力大于11.15kOe，剩磁大于11.3kGs，长径比为1～5。

制备该永磁环的非晶纳米晶快淬带制成的粉末是完全晶态，或包含部分非晶态，晶粒尺寸小于100nm，粉末颗粒的粒径为0.2～2mm。

一种大长径比辐向热压永磁环的制备方法，该方法包括如下步骤：

a)制备稀土-Fe-B快淬非晶纳米晶薄带：按合金成分配比配制合金原料，稀土Nd适当过量，以抵消冶炼烧损，对合金原料进行冶炼铸锭，再熔融快淬获得稀土-Fe-B非晶纳米晶薄带；

b)制备磁各向同性稀土-Fe-B磁粉：将稀土-Fe-B快淬非晶纳米晶薄带破碎制成磁各向同性稀土-Fe-B磁粉；

c)热压：将稀土-Fe-B磁粉在氩气保护下热压成为全密度各向同性环状磁体；

d)热挤压：将得到的全密度各向同性环状磁体正向热挤压成型为具有细片晶显微组织、大长径比、辐向取向的热压稀土-Fe-B永磁环。

步骤a中，熔融温度为1350～1390℃。

步骤c中，热压上压套3向下运动，使磁粉压实并产生冶金结合；真空度高于1×10^-2Pa，热压温度为500～600℃，热压压力为200～250MPa，保温保压时间为1～2min。

步骤d中，热挤压上压套8向下移动时，各向同性磁环向下发生流变；真空度高于1×10^-2Pa，热挤压温度为850～950℃。

本发明的有益效果在于：

本发明采用正向挤压和大变形比，可以一次制备出长径比大于等于1的超长磁环，该制备方法的最大特点是制备的永磁合金环磁均匀性非常优异，与传统的反向热挤压制备的长径比不到1的磁环相比，大大降低了生产成本，对于高性能永磁环的广泛应用具有十分重要意义。

本发明采用热压/热变形制备全密度磁体，通过正向热挤压工艺，利用纳米晶快淬薄带，制备大长径比、全密度、高织构的稀土-Fe-B辐向磁环，降低生产成本的同时，保持高的磁性能。

附图说明