[发明专利]一种亚稳态钐铁合金氮化晶化的方法

说明书

本发明提供了一种亚稳态钐铁合金氮化晶化的方法，包括：将熔融态钐铁合金进行快冷骤凝处理，得到亚稳态钐铁合金；将所述亚稳态钐铁合金进行渗氮处和初步晶化处理，获得氮化钐铁合金；将所述氮化钐铁进行退火和晶化处理，得到钐铁氮系永磁材料。对亚稳态材料进行氮化时，由于亚稳态合金中存在大量的流变单元，利于氮原子的扩散和均匀化，可显著增加合金的渗氮量，并使得氮原子分布均匀；本发明在Sm₂Fe₁₇N_x分解前完成晶化，减少或避免了形成氮化物，并且具有细化的微观组织结构；另外，本发明提供的方法渗氮速度快，提高了钐铁合金制备钐铁氮磁性材料的氮化效率。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，尤其涉及一种亚稳态钐铁合金氮化晶化的方法。

背景技术

稀土永磁材料已经历经了三代发展，伴随着器件小型化的发展趋势，钐铁氮磁体规避了第三代稀土永磁材料—钕铁硼在物理特性上的一些弱点，成为新一代稀土永磁材料的研究热点。氮原子的引入使钐铁氮化合物具有了优异的磁性能，因此氮化处理在钐铁氮磁体制备中起着至关重要的作用。传统的钐铁氮永磁体制备过程中的氮化处理工艺流程基本相同，都是晶化处理钐铁合金后，对具有稳定Th₂Zn₁₇晶体结构的Sm₂Fe₁₇化合物进行气体-固相反应法氮化处理，只是介质和状态有所不同，可以概括为单一气体氮化工艺和混合气体氮化工艺。从钐铁氮微观结构的分析上可看出，氮的引入使氮原子占据了Sm₂Fe₁₇化合物晶格间隙位置，形成晶格畸变，单胞体积发生膨胀5~7%，而原化合物的结构并没有变化。这种晶态氮化处理时间长、极易导致钐铁合金氮化不完全、氮分布不均匀等情况。

目前，一些授权或公开的发明专利涉及到钐铁合金在氮化工艺领域的应用，如专利文献CN 104347214 B提出了一种氮化物稀土永磁粉的制备方法，采用周期性氮化处理方式，但是依然是对晶态钐铁合金进行氮化处理，反复氮化时间、周期较长。发明专利[申请号CN 101599329 B]提出了一种含氮稀土磁粉及其制备方法，其氮化工序是通过添加部分有机物增大氮的扩散速度，提高氮的含量。除此之外，北京科技大学申请的专利CN02159665.4和CN 03150162.1，以及日本大同特殊钢株式会社在中国申请的专利CN01123172.6所涉及到钐铁氮制备过程中的氮化工序皆是以R和Fe为原料制备出具有晶体结构的R-Fe合金，再在含氮的单一气体或者混合气体中渗氮制备成R-Fe-N化合物。

金属或合金在快速凝固过程中，由于冷却速率极大，熔体原子的无序排列状态被冻结下来，可以得到非晶态。根据有效结构理论，周尧和等指出金属熔体的结构相当于固体中产生了原子大小的“空位”，而非晶将这些“空位”更多地保存了下来。近年来汪卫华等研究表明，在非晶的形成过程中，合金内部冻结了大量的“缺陷”，即所谓的流变单元，流变单元中的原子能量更高、流动性更好、排列更加松散，非晶中具有可使N原子进入的位置，并且不存在晶位的限制。中国专利“一种铁氮硼纳米晶软磁材料及其制备方法”将快淬制备的Fe₉₂B₈非晶条带置于管式气氛炉中进行氮化，氮化是在体积分数为92%的NH₃与体积分数为8%的H₂的混合气体中进行，制备出了软磁材料。

目前，直接对亚稳态钐铁合金进行氮化处理，制备出含氮钐铁合金永磁材料的相关研究还未有报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种亚稳态钐铁合金氮化晶化的方法，本发明提供的方法渗氮速度较快，且氮原子分布较为均匀。

本发明提供了一种亚稳态钐铁合金氮化晶化的方法，包括：

将熔融态钐铁合金进行快冷骤凝处理，得到亚稳态钐铁合金；

将所述亚稳态钐铁合金进行渗氮处和初步晶化处理，获得氮化钐铁合金；