[发明专利]制作钕铁硼型磁取向的片状材料的方法和设备

说明书

本发明涉及将磁各向同性的超细晶化合金坯料的颗粒加工成各向异性永磁材料的方法和设备，这种超细晶化合金颗粒含有一种或多种轻稀土 （RE）元素，一种或多种过渡金属（TM）及硼，且具有Nd-Fe-B型金属间相。尤其突出的是本发明还涉及到将这类各向同性超细颗粒进行热加工以使其绝大部分晶粒或微晶呈磁取向的方法和设备。根据本发明的一种制取含有铁、钕/镨及B的磁各向异性混合物的方法，其中所述混合物或者在加工时就具有可观的矫顽力或者通过热处理而获得这种矫顽力，所说的方法包括：制备一种含有一种过渡金属（TM），一种或多种稀土金属（RE）及硼的熔融状混合物，其中过渡金属取自一组铁及铁与钴的混合物系列，稀土元素则包括钕和镨，这样一种成分的配比足以形成一种产品，其基本构成为可以用经验公式RE₂TM₁₄B来表示的四方晶相化合物，快速固化上述混合物会形成磁各向同性的非晶或超细晶化颗粒材料（38），这些材料含有所说的化合物及通常为球形的小晶粒，其平均尺寸不大于200nm，然后对上述磁各向同性的材料进行热加工，从而将其转变成所说的磁各向异性的混合物，这如同在EP-A-0133758中公开的一样。

我们已经知道了以稀土（RE）元素钕或镨或者二者兼而有之，过渡金属铁或铁与钴的混合物以及硼为基础的永磁体合成物。比较好的合成物中含有绝大部分的RE₂TM₁₄B相，其中TM是包括铁在内的一种或多种过渡金属元素。制作这种合金的较好的方法包括快速固结熔融状合金以获得一种实质上为非晶到微晶的微结构，这种微结构具有各向同性的永磁性质。在另一种较好的方法中，不具有可观矫顽力的过冷淬火合金能在一适当温度下退火，使晶粒生长从而在一种各向同性的永磁材料中感生出矫顽磁力。

我们还知道快速固结的RE-Fe-B基各向同性合金粉粒能被加工成一种相当致密的体材，这种体材料又能尽一步热加工并进行塑性变形，做成一种极好的各向异性永磁体。这样，经过冷淬火且具有可观的非晶微结构的合金经过高温下加工及塑性变形，使其晶粒长大，择优取向，结果导致其磁能积比最好的快速固结合金的磁能积高得多。尽管理论上说磁能积可高达64MGOe。

如上所述，优化的稀土（RE）一过渡金属（TM）-硼（B）永磁体合成物主要是由RE₂TM₁₄B的晶粒加上在晶界上以层状出现的含RE的次相组成的。特别值得提出的是，永磁产品中的RE₂TM₁₄B晶粒在最大尺度上平均来说不大于500nm。

然而，这种采用热模镦锻程序进行热压的过程只适合于它特定的目的。在某些加工过程中可能要求将各向同性的粉粒直接转变成各向异性的永磁粉粒。然后这种各向异性的粉粒能与一合适的基体混合并被成型加工成具有磁各向异性性质的粘合磁体。

日本专利JP63-33801A涉及开发一种在形成磁场时，即使是多晶，也能有优良的结晶C轴定向性能的Nd基合金粉末，研究结果发现，无论用普通粉碎方法或气体粉化法及超急冷粉化法，或者用机械制合金方法或回转电极方法等所制造的具有正方晶格的多晶结构Nd基合金粉末，将其放在高纯度的惰性气体中，在600～800℃的温度范围下，进行压延，形成匾平形状，由于压延时的晶格滑移现象使构成粉末的结晶的大部分结晶轴都有相对于压延面成直角取向的结晶构造，因此，有此结果形成的具有偏平形状的Nd基合金粉末，在形成磁场时，几乎大部分成同一方向，即与磁场方向成直角地取向，因而所制备的各向异性的稀土类可塑磁体就能发挥优良的性能。尤其是用机械制合金方法所制备的Nd基合金粉末，由于晶粒构成极其细微，用它制备的磁体具有极高的矫顽磁力。

按照本发明来制作含有铁、钕/镨及硼成分的磁各向异性混合物的方法，其特点在于通过等离子喷射枪（40）形成喷射栅（64），将磁各向同性材料粉粒（38）通过射入喷射栅而被加热到加热温度;并由等离子喷射将上述加热粉粒（76）逐一推至热加工仪（70，72）的协同加工变形面（66，68）上;在上述加工变形面（66，68）间挤压各个粉粒，使粉粒（76a）塑性变形，从而使晶粒延伸并由此制备出磁各向异性的扁平形粉粒（76b），移走并冷却各扁平的粉粒（76b），经塑性变形后的扁平粉粒（76b）的晶粒尺寸不大于500nm。