[实用新型]一种钕铁硼永磁材料的磁场辅助直接铸造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钕铁硼永磁材料的制备装置，特别涉及一种钕铁硼永磁材料的磁场辅助直接铸造装置。

背景技术

钕铁硼(NdFeB)基合金（包括不同成分的稀土‐铁/钴‐硼合金）作为室温综合磁性能最好的稀土永磁材料，广泛应用于各类机电产品中，其市场值已接近永磁材料的二分之一并逐年上升。NdFeB磁体的制备目前主要采用粉末冶金路线，首先通过不同的方法得到磁性粉末，然后通过烧结、粘结或热变形（模锻）得到烧结磁体、粘结磁体和热变形磁体。磁体制备工艺复杂、工序繁多，粉末冶金缺陷的存在也使材料的整体磁性能降低。此外，烧结磁体存在晶粒粗大、无法制备纳米复合磁体的缺点；粘结磁体中，粘结剂导致磁体致密度降低和剩磁下降、难以获得各向异性。因此，发展低成本、工艺简单的高致密NdFeB磁体制备技术显得非常重要。

近年来铜模铸造法直接铸造钕铁硼磁体，在铸造过程中，以一定压力差将熔炼的合金注入一定尺寸和形状的铜模中，当金属溶液触碰到铜模后，迅速冷却得到铜模内腔尺寸的样品，这种制备方法具有以下优势：首先简化了工序，降低了成本；其次解决了材料中的粉末冶金缺陷问题；第三提高了磁体的致密度。

但由于在铸造过程中铸件芯部和表面冷却速度的差异，往往先接触铜模的外表面冷却速度较快，较大的过冷度使其跳过了结晶过程得到了非晶相或晶粒较小的纳米晶，而在铸件芯部，由于温度梯度的存在，冷却速度远低于表面的冷却速度，晶粒很容易形核长大。这样就导致铸件整体结构不均匀，对磁体的综合磁性能的提高和后续热处理的设计产生了较大的影响，并限制铜模铸造方法在实际生产中的应用。由于以上存在的限制，其磁性能已很难通过调节成分得到较大的提高，而制备各向异性的磁体是大幅度提高磁性能的有效途径。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种完全致密，冶金缺陷较少，且组织均匀，晶粒细小的各向异性的钕铁硼永磁材料的磁场辅助直接铸造装置。

本实用新型磁场辅助直接铸造装置在铸造过程中加入一个平行于铸造方向的辅助铸造强磁场，在目标区域提供0.7‐1.2T的静磁场，通过磁场的作用使晶粒取向，一步形成各向异性的磁体，并细化其晶粒，使组织均匀化。并且只要改变铸造模具的型腔，就可以制备不同尺寸和大小的钕铁硼磁体，以满足不同产品要求。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

钕铁硼永磁材料的磁场辅助直接铸造装置，包括第一排斥磁体、第二排斥磁体、磁体引导磁体、主磁体、调控磁体、第一软铁和第二软铁；所述主磁体为辐射状充磁的圆环形磁体；主磁体中心下方设有一块磁场方向为轴向向上的圆盘形的第一排斥磁体，第一排斥磁体外周设有辐射状充磁的圆环形的第二排斥磁体；主磁体上端设有调控磁体，调控磁体的磁场方向为沿轴向向下；在调控磁体上方设有第二软铁，在调控磁体的外侧设有第一软铁，主磁体外侧设有一个沿轴向向下充磁的圆环形的磁体引导磁体；第二软铁、调控磁体、主磁体中心的圆柱形空腔结构直径相同；空腔结构中从第二软铁、调控磁体到主磁体长度40mm-100mm长的区域为目标区域；目标区域获得一个轴向磁场，平均值大小为0.7T-1.2T。

优选地，在第二排斥磁体中心设有通气孔。第一排斥磁体、磁体引导磁体、主磁体和调控磁体均为辐射状充磁圆环磁体，由八块单向充磁的弧形块拼接成圆环形结构。第一排斥磁体和第二排斥磁体等厚度。主磁体与调控磁体径向尺寸相同。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和效果：

（1）该钕铁硼永磁的磁场辅助直接铸造装置相对于其它类型供磁装置来说，设计简单、成本低廉、操作方便、装置所占空间小、不需要任何能耗并且磁场方向沿轴线方向向上，平行于铸造方向并与铸造方向相反，将铸造过程磁场所起到的作用最大化。

（2）与传统制备的烧结和粘结钕铁硼相比，省去比较繁琐且成本很高的制粉、烧结或粘结等过程，在熔炼完之后，直接一步成型，样品的形状尺寸都可以随铜模的设计而改变，可操作性较强。而且制备后的样品，致密度高，机械性能好，冶金缺陷少，大大的增强了磁体的抗腐蚀能力和使用寿命。

（3）过渡族元素所占比例的升高，提高了磁体中硬磁Nd₂Fe₁₄B相(简称2:14:1相)的含量，增加了磁体的磁性能。

（4）在平行于铸造方向的强辅助磁场下铸造的磁体相对于不加磁场的样品，其矫顽力和剩磁都有较大的提高。磁场的加入降低了材料的形核能，较多的钕铁硼晶粒抑制了磁体硬磁相晶粒的长大，改善了组织结构。