[发明专利]硬磁材料及用这种硬磁材料制造的磁铁

说明书

本发明涉及有一磁性相的磁性材料，该磁性相主要是由晶体RE₂Fe₁₇构成。本发明还涉及用这种磁性材料制造的磁铁。

“铁磁材料（Ferromagnetic Material）”（E.P.Wohlfarth和K.H.J.Buschow编著，Elsevier科学出版社出版）1988年第4卷第131-209页给出了上述类型的磁性材料。更具体地说，在所说的参考文献的第150页给出了11种RE₂Fe₁₇的化合物（图11，X＝1），其中，RE表示稀土金属铈、镨、钕、钐、钆、镝、铒、铥、镱、钍和钇。这些化合物有一个Th₂Ni₁₇类型的六角形晶体结构或更接近于Th₂Zn₁₇类型的菱形六面体结构。由于铁含量比较高，因此这些化合物作为永久磁铁中的硬磁材料是令人感兴趣的。然而上述图表明这些RE₂Fe₁₇化合物没有一个是单轴磁各向异性的。这样，它们就不适合作永磁材料。

本发明的目的之一就是在RE₂Fe₁₇化合物的基础上提供一种磁性材料，它在室温下有比较高的单轴各向异性。本发明的另一个目的是提供一种用该磁性材料制造的永久磁铁。

这个目的是用第一段所述的材料实现的，根据本发明，这种材料的特征在于填隙C溶解在磁性相中，其量大到足以使磁性材料具有单轴磁各向异性，RE由至少70%（原子百分比）的稀土金属钐组成。

现已发现，当填隙C溶入其中时，RE₂Fe₁₇材料的晶体结构很难改变。RE₂Fe₁₇Cx化合物也有一个Th₂Ni₁₇或Th₂Zn₁₇类型的六角形结构。再者，RE₂Fe₁₇C的单晶胞的体积仅超过RE₂Fe₁₇的单晶胞体积约2%。就此，一个重要的结果就是没有明显的磁性稀释发生。磁性稀释是有害的，因为它会导致饱和磁化强度的降低，特别是当RE₂Fe₁₇晶格中C取代一个或更多的铁原子时，磁性稀释会发生。申请人指出，被溶解的C可使饱和磁化强度有所提高。

另外，已发现在室温下含有C的RE₂Fe₁₇化合物不含有大量钐时，其单轴磁各向异性小到可忽略不计。上述类型的化合物，如Gd₂Fe₁₇C或Y₂Fe₁₇C一般地呈现出一种所谓的平面各向异性，即在室温下材料中向异性的方向不是单轴的，而在与结晶的C轴垂直的方向延伸。这就使得它们不适合作永久磁铁的硬磁材料。

“稀有金属（J.Less-Common Met.）”142期第349-357页（1988年）给出了一些Nd₂Fe₁₇C化合物。所述的这些化合物具有平面各向异性，它甚至超过Nd₂Fe₁₇的平面各向异性。

一种按照本发明所述的最佳实施例的磁性材料其特征在于硬磁性相的构成符合分子式RE₂Fe₁₇Cx，式中0.5＜X＜3.0。当C的溶解量很小时，即X＜0.5时，单轴各向异性也是很小的。对于各种类型的Sm₂Fe₁₇Cx化合物，当X＞0.5时，通过对取向磁粉的X射线衍射已经证明，易磁化轴与C轴是平行的。现已发现，如果每个RE₂Fe₁₇单体中溶入3个以上的C原子，就得到了多相材料。在这样的材料中不仅存在所期望的有Th₂Zn₁₇结构的晶相，而且还存在大量的所不期望有的晶格。这导致了单轴各向异性的减少。如果每个RE₂Fe₁₇单体中溶入的C原子少于2个，就得到了纯的单相材料。