[发明专利]一种多壳层结构稀土软磁材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多壳层结构稀土软磁材料及其制备方法，属于磁性材料技术领域，解决了现有的软磁材料的频带宽度较小的问题。多壳层结构稀土软磁材料是由主相内核和两个壳层组成的核壳结构，沿主相内核至壳层方向，两个壳层依次为第一壳层和第二壳层；主相内核具有易平面形状各向异性和易平面磁晶各向异性，且两种各向异性场方向一致；第一壳层为同时具有易平面形状各向异性和易锥面磁晶各向异性的相；第二壳层为富稀土相氧化层，第二壳层具有高电阻率。本发明的多壳层结构稀土软磁材料具有更宽频带宽度，较低的复数介电常数，能有效改善材料的阻抗匹配和微波吸收性能。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，具体地涉及一种多壳层结构稀土软磁材料及其制备方法。

背景技术

能量和信息的传输速率及数据运算能力不断提升，需要更高工作频率的高频器件。软磁材料是新一代高频器件高效运行的关键。当前可以在高频下运行的软磁材料主要包括平面六角铁氧体、3d金属合金、非晶纳米晶合金等。

平面六角铁氧体的各向异性场较低，饱和磁化强度不高，导致其共振频率和高频磁导率值均较低，无法满足高频器件的需求。金属铁基软磁材料的微波吸收性能，虽然材料本身的饱和磁化强度较高，但是由于其磁晶各向异性场较低，导致该材料的共振频率依然无法满足高频电子器件的需求。稀土金属间化合物及双相纳米晶高频软磁材料具有高的磁晶各向异性场，可以大幅提高材料的共振频率，但是传统方法无法制备出各向异性的颗粒。目前具有易面形状各向异性和易面磁晶各向异性的磁粉，共振频率及高频本征磁性有所提升，但是其频带宽度较小。

器件工作在高的频率范围，不仅需要高的共振频率，也需要更宽的频带宽度，但是相关研究却未见报道。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种多壳层结构稀土软磁材料及其制备方法，解决了现有技术中软磁材料的频带宽度较小的问题。本发明提供的软磁材料具有更宽频带宽度，并且软磁材料具有较低的复数介电常数，能有效改善材料的阻抗匹配和微波吸收性能。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种多壳层结构稀土软磁材料，多壳层结构稀土软磁材料是由主相内核和两个壳层组成的核壳结构，沿主相内核至壳层方向，两个壳层依次为第一壳层和第二壳层；

主相内核具有易平面形状各向异性和易平面磁晶各向异性，且两种各向异性场方向一致；

第一壳层为同时具有易平面形状各向异性和易锥面磁晶各向异性的相；

第二壳层为富稀土相氧化层，第二壳层具有高电阻率。

进一步的，多壳层结构稀土软磁材料整体呈片状，多壳层结构稀土软磁材料包括主相内核、包裹主相内核的第一壳层和包裹第一壳层的第二壳层；片状多壳层结构稀土软磁材料的厚度方向断面呈5层结构，依次包括第二壳层、第一壳层、主相内核、第一壳层和第二壳层。

进一步的，主相内核的组分主要包括R、Fe和B；第一壳层的组分主要包括R、R′、Fe和B；第二壳层的组分主要包括R、R′、M、O和Fe；R为Sm(钐)、Er(铒)、Tm(铥)中的一种或多种，R′为镨(Pr)、钕(Nd)、铈(Ce)、镧(La)、钇(Y)中的一种或多种，M为铜、铝、镓、铌、锆、铁中的一种或多种。

进一步的，主相内核的化学式按照原子比表示为R₂Fe₁₄B；第一壳层的化学式按照原子比表示为(RR′)₂Fe₁₄B。

进一步的，多壳层结构稀土软磁材料的制备原料包括主相合金和辅合金；主相合金的化学式按照原子比表示为R_2+xFe₁₄B；辅合金的化学式按照原子比表示为R′_yM_1-y。

进一步的，0.01≤x≤0.4，0.3≤y＜1。