[发明专利]碳纤维增强钕铁硼磁体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强钕铁硼磁体，以质量百分数计包括80～99％的主合金和1～20％经过碳纤维改性的晶界相合金，其中经过碳纤维改性的晶界相合金包括70～95％的晶界相合金和5～30％的碳纤维；本发明利用碳纤维的高熔点，在烧结晶粒长大过程中，碳纤维部分浸入晶粒内，部分在晶界处，这样在磁体沿晶界断裂经过碳纤维时，深入晶粒中的碳纤维阻止了裂纹沿晶界继续扩散，而转入强度很高的晶粒内，从而大幅提高磁体的强韧性。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，更具体地说，它涉及一种碳纤维增强钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

稀土钕铁硼系永磁材料是当今和今后相当长一段时间内最重要的永磁材料，它的出现开辟了稀土永磁领域的新开端。NdFeB永磁材料自诞生以来，由于其价格低廉、资源丰富受到广泛关注。近年来在烧结NdFeB磁体生产中出现的一些新的工艺技术，使磁体的性能不断得到提高。它不仅具有高磁能积、高性价比等优异特性，而且容易加工成各种尺寸。现已广泛应用于航空、航天、微波通讯技术、电子、电声、汽车工业、石油化工、磁分离技术、仪器仪表、磁医疗技术及其他需用永久磁场的装置和设备中，特别适用于研制高性能、小型化、轻型化的各种换代产品。

Nd-Fe-B材料的主要技术性能指标是剩磁B_r、矫顽力H_c(内禀矫顽力H_cj和磁感矫顽力H_cb)、磁能积(BH)_max和居里温度T_c。永磁材料的研究者和生产者的主要任务就是最大限度地挖掘材料的潜力，提高永磁材料的B_r、H_c、(BH)_max和T_c。但随着磁体磁性能的不断提高，NdFeB的脆性问题逐渐暴露出来，从发展趋势看，NdFeB永磁材料的使用范围将不断扩大，其服役条件将越来越苛刻，对它的强韧性提出了更高的要求。其一，强韧性差使稀土永磁体在加工过程中容易开裂、掉渣。这大大降低了磁体的成品率和加工精度，提高了磁体的加工成本，同时也限制了磁体在高精度仪器仪表行业的应用。其二，由于稀土永磁材料的强韧性差，抗震、抗冲击能力相应也较差，使得材料在对抗震、抗冲击力要求较高的场合的应用也受到限制，如航空仪表和高速电机等领域，如汽车用电机转速将超过10千转/分。因此，如何提高稀土永磁材料的强韧性已成为重要的研究课题。

NdFeB磁体的烧结过程是液相参与烧结，其富Nd液相对磁体的致密化和磁硬化起着重要作用。在烧结NdFeB的显微结构中，富Nd相主要呈薄层状沿晶界分布，而此种晶界富Nd相的硬度仅有262Hv，远低于基体的硬度，所以NdFeB磁体的断裂是以沿晶断裂方式进行，强韧性很差。

文献(专利申请号：200510049962.7)，提出了晶界相中添加纳米氧化物提高矫顽力的方法，其制备方法和原理是将纳米氧化物改性的非磁性晶界相，均匀分散于主相Nd₂Fe₁₄B晶粒界面，改善显微结构，提高磁体矫顽力。

本发明是利用碳纤维的高强度提高磁体强韧性，工作原理是由于碳纤维熔点很高，长度为0.1-50μm，在烧结晶粒长大过程中，碳纤维部分浸入晶粒内，部分在晶界处，这样在磁体沿晶界断裂经过碳纤维时，深入晶粒中的碳纤维阻止了裂纹沿晶界继续扩散，而转入强度很高的晶粒内，从而大幅提高磁体的强韧性，这与文献(专利申请号：200510049962.7)工作原理不同。因此开发了碳纤维增强钕铁硼磁体及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维增强钕铁硼磁体及其制备方法。

为实现上述目的，通过以下技术手段实现：

一种碳纤维增强钕铁硼磁体，以质量百分数计包括80～99％的主合金和1～20％经过碳纤维改性的晶界相合金，其中经过碳纤维改性的晶界相合金包括70～95％的晶界相合金和5～30％的碳纤维；