[发明专利]一种磁性铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种磁性铝基复合材料及其制备方法，在纯铝基体中加入钕铁硼(Nd₂Fe₁₄B)粉末，混合均匀后，采用粉末冶金法结合冷等静压结合微波烧结技术，制备具有强磁性的磁性铝基复合材料。本发明所制备的磁性铝基复合材料的优点在于：材料利用率高，成本低，选择微波烧结技术，利用其快速和整体烧结优势，控制材料的微观结构，为新材料具有高磁性能提供组织保证。

技术领域

本发明涉及一种磁性铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料和粉末冶金技术领域。

背景技术

目前我国的磁性材料发展迅速扩大，而随着计算机、通讯等产业的发展,稀土永磁特别是Nd-Fe-B永磁产业得到了飞速发展，是支撑现代电子信息产业的重要基础材料之一，与人们的生活息息相关；同时，风力发电、新能源汽车、变频家电、节能电梯等新兴领域对高性能稀土永磁材料的需求日益增长，发展空间巨大；信息技术和电子产品数字化发展，对电子器件和材料提出了新的要求，如小型化、高性能、低损耗、低噪声等；以快速发展的新能源汽车为代表，小型化和轻量化的发展，对新型高效节能电机的需求非常旺盛，需要应用新材料提高电机的功能和减小尺寸。

钕铁硼(Nd₂Fe₁₄B)在永磁材料中发展最快且最具应用前景，具有体积小和磁性强等特点，在磁学界被誉为“磁王”；但是钕铁硼材料具有以下性能不足，表现为：第一，密度大，质量重，不满足轻量化需求；第二，脆性非常明显，抗拉强度较小，极小裂纹都会促成其失效，安全性差，在高速运转的电机上使用有一定隐患；高脆性同时导致其加工性能极差；第三，电阻大，室温下的电阻率比电磁线高几十倍，导电性差，作为电声转化和机电传动装置时导电性能略显不足；第四，导热性差；综合来看，虽然钕铁硼有高磁性，但其附带的性能不足也限制着其使用和发展，也难以满足新形势下高性能磁性材料的性能需求。

铝在地壳中储量丰富，且具有比重小、导热性和导电性好、抗腐蚀性优良、加工性好等特性,但是铝没有磁性，所以在电子和磁范围的应用就受到了限制，现在铝完全用在非磁性方面，如航空航天、机械设备等；铝基复合材料综合了铝基体和复合相的优势，具有高强度、高模量、高耐磨、低膨胀性等综合优异的使用性能，在新材料研究中备受关注，目前国内对铝基复合材料的研究取得了一系列巨大成果，但是却少有对磁性铝合金及其复合材料的研究报道。

日本大学生产工学部研究室最早尝试制备磁性铝材，向铝熔体中添加铁氧体复合材料粉末并搅拌的方法，但是，因熔体温度高，铝与铁粉等磁性体容易发生反应，并在界面上形成金属间化合物，导致磁性损失，只能制备得到低磁性材料。

发明内容

本发明的目的提供一种磁性铝基复合材料及其制备方法，所述制备方法能够能获得高致密、高分散的组织结构，使所制备的材料相结构高度均匀、具有更高的致密度和更好的显微结构。所制备的磁性铝基复合材料具有钕铁硼优异的磁性能以及具有铝的比重轻、易加工等特性，可改善传统磁性材料脆、重的缺陷，同时可提高强韧性、导电和导热性，增加使用安全性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种磁性铝基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将钕铁硼(Nd₂Fe₁₄B)粉末和铝粉在行星式球磨机中混合均匀，放在真空干燥箱中烘干待用；

(2)混合粉末用冷等静压压制成型，得到致密的复合材料坯锭；

(3)把复合材料坯体放入微波烧结炉中，在氩气保护下烧结成型；

(4)将烧结成型的复合材料放入充磁机充磁。

进一步地，步骤(1)中所述的钕铁硼(Nd₂Fe₁₄B)粉末与铝粉重量比为12.5～25：100。