CN106548844B - 一种热变形稀土永磁材料及其制备方法 - Google Patents
一种热变形稀土永磁材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106548844B CN106548844B CN201611110571.6A CN201611110571A CN106548844B CN 106548844 B CN106548844 B CN 106548844B CN 201611110571 A CN201611110571 A CN 201611110571A CN 106548844 B CN106548844 B CN 106548844B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic powder
- rare earth
- powder
- thermal deformation
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims abstract description 112
- 229910000743 fusible alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 32
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 31
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 7
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004826 seaming Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 5
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009700 powder processing Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0576—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together pressed, e.g. hot working
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/0266—Moulding; Pressing
Abstract
本发明涉及一种热变形稀土永磁材料的制备方法，其包括以下步骤：⑴分别提供主磁粉以及低熔点合金粉，其中所述主磁粉的化学式按质量百分比为RexFe100‑x‑y‑zMyBz，其中所述低熔点合金粉的化学式按质量百分比为ReaCu100‑a，其中Re为Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的一种或几种，60≤a≤90；⑵将所述主磁粉与所述低熔点合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述低熔点合金粉所占的质量比例大于0且小于等于10％；⑶将所述混合磁粉进行氢化‑歧化‑脱氢‑再结合处理，使得低熔点合金在处理过程中扩散，得到HDDR磁粉；⑷将所述HDDR磁粉依次进行热压成型及变形成型，得到热变形稀土永磁材料。本发明还提供一种热变形稀土永磁材料。
Description
技术领域
本发明涉及稀土永磁技术领域，尤其涉及一种结构均匀、磁性能优异的热变形稀土永磁材料及其制备方法。
背景技术
永磁材料作为当今信息社会的两大物质支柱之一，广泛应用于计算机技术、信息技术、航空航天技术、通讯技术、交通运输(汽车)技术、办公自动化技术、家电技术与人体健康和保健技术等。其中，钕铁硼永磁体(也称NdFeB永磁体)作为第三代稀土永磁材料，是目前磁性能最高的永磁材料。
热压/热变形工艺是制备高性能、全密度稀土永磁材料的重要方法之一。热压/热变形工艺的原料之一是钕铁硼快速凝固合金磁粉。该快速凝固合金磁粉可以通过热压/热变形技术实现致密化和晶体择优取向生长，从而制成性能优异的全密度各向异性磁体。但是由于快速凝固磁粉存在稀土元素分布不均匀和组织结构不均匀、不一致的缺点，导致得到的磁体内部存在准周期性的粗晶区，组织结构均匀性差，从而对磁体的性能产生了不利影响。
现有的技术中，通过扩散低熔点合金是目前提高磁体矫顽力的重要手段之一，然而传统的扩散手段包括涂覆、混粉等方式都存在着一定的扩散不均匀的问题。
HDDR(氢化-歧化-脱氢-再结合)技术是一种制备高矫顽力亚微米晶磁粉的有效方法。通过HDDR工艺制备的磁粉具有组织均匀、高矫顽力、各向异性等优点。然而，传统制备的HDDR磁粉一般利用铸锭合金，HDDR晶粒是从铸锭合金的初始晶粒中形成的，铸锭合金的初始晶粒中的富稀土晶界相原本是在大晶粒周围，在HDDR过程中大晶粒歧化再复合成超细晶粒，该富稀土晶界相很难进入并且均匀分布于最终的超细晶粒中，导致超细晶粒之间的边界处缺乏富稀土晶界相。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种结构均匀、磁性能优异的热变形稀土永磁材料及其制备方法。
本发明提供一种热变形稀土永磁材料的制备方法，其包括以下步骤：
⑴分别提供主磁粉以及低熔点合金粉，其中所述主磁粉的化学式按质量百分比为RexFe100-x-y-zMyBz，其中Re为Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的一种或几种，M是Al、Co、Cu、Ga中的一种或几种，20≤x≤40，0≤y≤10，0.7≤z≤1.5，所述低熔点合金粉的化学式按质量百分比为ReaCu100-a，其中Re为Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的一种或几种，60≤a≤90；
⑵将所述主磁粉与所述低熔点合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述低熔点合金粉所占的质量比例大于0且小于等于10％；
⑶将所述混合磁粉进行氢化-歧化-脱氢-再结合处理，使得低熔点合金在处理过程中扩散，得到HDDR磁粉；
⑷将所述HDDR磁粉依次进行热压成型及变形成型，得到热变形稀土永磁材料。
其中，所述主磁粉的晶粒尺寸为20纳米～100纳米。
其中，在步骤⑴中所述主磁粉的制备方法具体如下：
按照主磁粉中各元素的比例配料；
将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼，得到合金锭；
将合金锭重熔并喷射至水冷辊轮进行快速凝固，得到快速凝固条带，其中水冷辊轮的辊面速度为5m/s～50m/s，快淬温度为1300℃～1500℃，喷射压力为0.01MPa～0.08MPa；以及
将所述快速凝固条带进行机械破碎，得到主磁粉。
其中，在步骤⑴中所述低熔点合金粉的粒径为50微米～300微米。
其中，步骤⑵中在所述混合磁粉中所述低熔点合金粉所占的质量比例为1％～3.5％。
其中，步骤⑶具体为：
将混合磁粉放入旋转氢气热处理炉中，在氢气气氛中对混合磁粉加热至700℃～900℃，并保持旋转氢气热处理炉的腔内氢气压力处于第一压力，使得低熔点合金粉在处理过程中扩散并且主磁粉发生歧化反应，其中第一压力为10kPa～100kPa；
当歧化完全后，关闭氢气控制器，同时开启真空系统使旋转氢气热处理炉的腔内真空度为第二压力，其中第二压力为1kPa～10kPa；
低真空保温结束后，继续开启真空系统使氢气热处理炉的腔内真空度为10-3Pa，直至HDDR过程结束，得到HDDR磁粉，其中，所述HDDR磁粉的晶粒尺寸为200纳米～700纳米。
其中，在步骤⑷中将所述HDDR磁粉进行热压成型具体为：将HDDR磁粉放入第一模具中，在保护气氛或真空环境中对HDDR磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压磁体，其中，所述第一温度为600℃～750℃，所述第一压力为100MPa～250MPa。
其中，在步骤⑷中所述热变形成型是将所述热压磁体放入第二模具中，在真空环境或保护气氛中对所述热压磁体进行加热至第二温度，再通过第二模具的上压头及下压头均以1rad/min～300rad/min的转速反向旋转，同时对热压磁体施加第二压力，使所述热压磁体进行变形度为30％～95％的变形，得到热变形磁体，其中所述第二温度为750℃～900℃，所述第二压力为30MPa～150MPa。
本发明还提供一种采用上述制备方法得到的高矫顽力纳米晶热变形稀土永磁体，其由基体相(PrR)2Fe14B和少量富稀土相组成，其中，R为稀土元素La、Ce、Nd中的至少一种，所述基体相(PrR)2Fe14B为纳米级片状晶。
其中，所述纳米级片状晶的长度为200纳米～1000纳米，厚度为50纳米～200纳米。
与现有技术相比较，本发明提供的热变形稀土永磁材料及其制备方法具有以下优点：
相对于现有的直接利用铸锭合金磁粉通过热压-热变形工艺制备磁体而言，本方法不仅引入了低熔点合金磁粉，而且在将低熔点合金磁粉与主磁粉混合后进行了氢化-歧化-脱氢-再结合(即简称HDDR)处理。在HDDR过程中，主磁粉中的主晶相会发生歧化分解-再复合的过程。在主晶相进行分解-再复合的过程中，低熔点合金会进入主晶相而与主晶相混合更均匀，从而实现了低熔点合金充分扩散至主晶相的效果，得到的混合磁粉的微观均匀性较好，这既解决了现有的快速凝固磁粉的结构不均匀的问题，也解决了低熔点合金采用传统的涂覆等扩散方法扩散不均匀的问题。
当主磁粉采用快速凝固合金磁粉时，相对于传统的由铸锭合金制备HDDR晶粒，铸锭合金的初始晶粒经由大晶粒变成小晶粒，铸锭合金的初始晶粒中富稀土晶界相很难均匀分布于HDDR晶粒的超细晶粒边界处，即得到的HDDR晶粒结构不均匀而言，由于快速凝固合金磁粉的晶粒尺寸较小(小于100nm)，在HDDR过程中,快速凝固合金磁粉的晶粒歧化再复合，会经历一个小晶粒到大晶粒的过程，即会形成的晶粒的尺寸比初始晶粒更大，因而快速凝固合金磁粉中原始的富稀土晶界相可带入HDDR晶粒中，而均匀分布于HDDR晶粒的超细晶粒边界处，得到的磁体中的晶粒结构与晶界相分布更趋于均匀化。
进一步的，在热变形的过程中将上压头和下压头设置为反向旋转，更有利于促进织构的形成与优化。
本制备方法易于操作和产业化。
通过该制备方法得到的热变形稀土永磁材料的微观结构均匀，磁体矫顽力高，并且磁性能优异。
附图说明
图1为实施例1得到的热变形稀土永磁体的扫描电镜(SEM)照片。
图2为对比例3得到的热变形稀土永磁体的SEM照片。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将对本发明提供的热变形稀土永磁材料及其制备方法作进一步说明。
本发明提供一种热变形稀土永磁材料的制备方法，其包括以下几个步骤：
S1，分别提供主磁粉以及低熔点合金粉，其中所述主磁粉的化学式按质量百分比为RexFe100-x-y-zMyBz，其中Re为Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的一种或几种，M是Al、Co、Cu、Ga中的一种或几种，20≤x≤40，0≤y≤10，0.7≤z≤1.5，所述低熔点合金粉的化学式按质量百分比为ReaCu100-a，其中Re为Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的一种或几种，60≤a≤90；
S2，将所述主磁粉与所述低熔点合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述低熔点合金粉所占的质量比例大于0且小于等于10％；以及
S3，将所述混合磁粉进行氢化-歧化-脱氢-再结合处理，使得低熔点合金在处理过程中扩散，得到HDDR磁粉；以及
S4，将所述HDDR磁粉依次进行热压成型及热变形成型，得到热变形稀土永磁材料。
在步骤S1中，所述主磁粉的制备方法具体如下：
S110，按照主磁粉中各元素的比例配料；
S111，将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼，得到合金锭；
S112，将合金锭重熔并喷射至水冷辊轮进行快速凝固，得到快速凝固条带，其中水冷辊轮的辊面速度为5m/s～50m/s，快淬温度为1300℃～1500℃，喷射压力为0.01MPa～0.08MPa；以及
S113，将所述快速凝固条带进行机械破碎，得到主磁粉。
在步骤S111中，采用电弧或感应熔炼的方法将配好的各元素的原料熔炼成合金锭。
在步骤S112中，在惰性气氛中将重熔后的合金锭喷射至水冷辊轮进行快速凝固。
所述得到的主磁粉的晶粒尺寸为20纳米～100纳米。优选为，20纳米～80纳米。所述低熔点合金粉可为现有的成品，也可通过以下制备方法得到。所述低熔点合金粉的制备方法具体如下：
S120，按照低熔点合金粉中各元素的比例配料；
S121，将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼，得到第二母合金；
S122，将第二母合金喷射至水冷辊轮进行快淬，制成第二快淬带，其中辊面速度为10m/s～50m/s，快淬温度为400℃～1000℃，喷射压力为0.01MPa～0.08MPa；以及
S123，将所述第二快淬带进行机械破碎，得到低熔点合金粉，其中所述低熔点合金粉的平均粒径为50微米～300微米。
在步骤S121中，采用电弧或感应熔炼的方法将配好的各元素的原料熔炼成熔融态的第二母合金。
在步骤S122中，在惰性气氛中将熔融态的第二母合金喷射至水冷辊轮进行快淬。
所述低熔点合金粉的粒径为50微米～300微米。
在步骤S2中，通过将所述主磁粉与所述低熔点合金粉混合，使得所述低熔点合金粉均匀分布于所述主磁粉中。所述混合可在三维混料机中进行。考虑到当所述低熔点合金粉的添加量过小时，矫顽力改善效果不明显，当添加量过大时，可能会严重降低剩磁，因而在所述混合磁粉中所述低熔点合金粉所占的质量比例优选为1％～3.5％。
在步骤S3中，氢化-歧化-脱氢-再结合处理的过程具体如下：
将混合磁粉放入旋转氢气热处理炉中，在氢气气氛中对混合磁粉加热至700℃～900℃，并保持旋转氢气热处理炉的腔内氢气压力处于第一压力，使得低熔点合金粉在处理过程中扩散并且主磁粉发生歧化反应，其中第一压力为10kPa～100kPa；
当歧化完全后，关闭氢气控制器，同时开启真空系统使旋转氢气热处理炉的腔内真空度为第二压力，其中第二压力为1kPa～10kPa；
低真空保温结束后，继续开启真空系统使氢气热处理炉的腔内真空度为10-3Pa，直至HDDR过程结束，得到HDDR磁粉，其中，所述HDDR磁粉的晶粒尺寸为200纳米～700纳米。
在步骤S4中，通过热压成型工艺可将HDDR磁粉形成具有一定密度和强度的热压磁体。所述热变形成型工艺中，热压磁体在高温和压力作用下，Re2Fe14B相晶粒通过溶解-传质-再结晶过程，形成沿易磁化轴c轴一致取向的片状晶，从而得到的热变形稀土永磁材料具有优异的磁性能。
具体的，所述热压成型具体为：将HDDR磁粉放入第一模具中，在保护气氛或真空环境中对HDDR磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压磁体。其中，所述第一温度为600℃～750℃，所述第一压力为100MPa～250MPa。优选的，所述第一温度为665℃～675℃，所述第一压力为140MPa～160MPa。
所述热变形成型是将所述热压磁体放入第二模具中，在真空环境或保护气氛中对所述热压磁体进行加热至第二温度，再通过第二模具的上压头及下压头均以1rad/min～300rad/min的转速反向旋转，同时对热压磁体施加第二压力，使所述热压磁体进行变形度为30％～95％的变形，得到热变形磁体。其中所述第二温度为750℃～900℃，所述第二压力为30MPa～150MPa。优选的，所述第二温度为840℃～865℃，所述第二压力为90MPa～150MPa。
本发明还提供一种采用上述制备方法得到的热变形稀土永磁材料，其其由基体相Re2Fe14B和晶界相组成，其中，Re为稀土元素Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的至少一种，所述基体相Re2Fe14B为片状晶。所述片状晶的长度为0.8微米～2微米，厚度为200纳米～500纳米。
相对于现有的直接利用铸锭合金磁粉通过热压-热变形工艺制备磁体而言，本方法不仅引入了低熔点合金磁粉，而且在将低熔点合金磁粉与主磁粉混合后进行了氢化-歧化-脱氢-再结合(即简称HDDR)处理。在HDDR过程中，主磁粉中的主晶相会发生歧化分解-再复合的过程。在主晶相进行分解-再复合的过程中，低熔点合金会进入主晶相而与主晶相混合更均匀，从而实现了低熔点合金充分扩散至主晶相的效果，得到的混合磁粉的微观均匀性较好，这既解决了现有的快速凝固磁粉的结构不均匀的问题，也解决了低熔点合金采用传统的涂覆等扩散方法扩散不均匀的问题。
当主磁粉采用快速凝固合金磁粉时，相对于传统的由铸锭合金制备HDDR晶粒，铸锭合金的初始晶粒经由大晶粒变成小晶粒，铸锭合金的初始晶粒中富稀土晶界相很难均匀分布于HDDR晶粒的超细晶粒边界处，即得到的HDDR晶粒结构不均匀而言，由于快速凝固合金磁粉的晶粒尺寸较小(小于100nm)，在HDDR过程中,快速凝固合金磁粉的晶粒歧化再复合，会经历一个小晶粒到大晶粒的过程，即会形成的晶粒的尺寸比初始晶粒更大，因而快速凝固合金磁粉中原始的富稀土晶界相可带入HDDR晶粒中，而均匀分布于HDDR晶粒的超细晶粒边界处，得到的磁体中的晶粒结构与晶界相分布更趋于均匀化。
进一步的，在热变形的过程中将上压头和下压头设置为反向旋转，更有利于促进织构的形成与优化。
本制备方法易于操作和产业化。
通过该制备方法得到的热变形稀土永磁材料的微观结构均匀，磁体矫顽力高，并且磁性能优异。
以下，将结合具体的实施例进一步说明。
实施例1至实施例3
在成分为Nd30.3Pr0.1Ga0.46Co4.1Febal.B0.92，晶粒尺寸为30纳米～50纳米的快速凝固合金磁粉中分别添加粒度为100微米-350微米的低熔点合金粉末，并混合均匀。实施例1至实施例3的低熔点合金粉末的添加量以及种类有所不同，具体请参见表1。
将混合磁粉放入旋转氢气热处理炉中，在氢气气氛中对磁粉进行加热至840℃，并保持腔内氢气压力为50kPa，使得混合粉末在氢气气氛中发生扩散，使得低熔点合金扩散充分，同时发生充分的歧化反应，当歧化反应完全后，关闭氢气控制器同时与真空系统共同工作以保持腔内真空3kPa。低压保温结束后，进入高真空保温阶段，保持腔体真空度在10-3Pa以下，最终生成亚微米晶HDDR磁粉。
将HDDR磁粉在真空环境中感应加热，当温度升为200℃时，开始对第一模具施加第一压力，并且最高温度控制为670℃，得到热压磁体，其中从室温升到最高温度的时间为5分钟～6分钟，第一压力为150MPa，热压过程中真空度不低于5×10-2Pa。
将热压毛坯放入直径较大的第二模具中，在氩气气氛中对热压磁体进行感应加热，当温度达到最高温度860℃后保温1分钟，通过上压头及下压头以恒定转速(100r/min)反向旋转，并对热压磁体施加第二压力，使所述热压磁体进行变形度为70％的变形，得到热变形磁体。其中，从室温升到最高温度的时间为6分钟～7分钟，第二压力为50MPa。
对得到的热变形稀土永磁材料的微观组织结构进行表征，磁体断面的SEM图片如图1所示。
对实施例1至实施例3得到的热变形磁体在室温下进行测试磁性能，测试得到的内禀矫顽力(Hcj)、剩磁(Br)与最大磁能积[(BH)m]见表1。
对比例1
本制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，未对快速凝固合金磁粉进行HDDR处理，而是将快速凝固合金磁粉直接与粒度为100微米-350微米的低熔点合金粉末混合均匀，其他步骤与实施例1基本相同。
对得到的热变形磁体在室温下进行测试磁性能，测试结果见表1。
对比例2
本制备方法与实施例2基本相同，不同之处在于，未采用双旋转热变形，而采用普通热变形工艺。
对得到的热变形磁体在室温下进行测试磁性能，测试结果见表1。
为了更好的说明其微观形貌，本发明还提供一对比例3。
对比例3
本制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，未采用HDDR工艺以及双旋转热变形工艺。
对得到稀土永磁材料进行微观形貌测试，结果见图2。
由图1、图2可见，相对于对比例3，实施例1由于引入HDDR工艺和双旋转热变形，得到的磁体的微观均匀性得到改善，形成的Re2Fe14B晶粒的尺寸相对均匀。
表1
由表1可以看出，实施例1至3得到的磁体的磁性能较对比例1和2的磁性能优异。这是由于低熔点合金在HDDR处理过程中发生扩散，使得快速凝固纳米晶磁粉的微观均匀性得到改善，提高了其热流变能力，磁体在高温下变形时间大大缩短，避免了矫顽力的严重恶化，使得矫顽力得到提高，因此获得的磁体的综合磁性能优异。
相对于对比例2而言，实施例2中利用双旋转热变形法制备热变形磁体，磁体性能更优异，这是因为双旋转热变形法有利于热压磁体的热流变和磁体片状晶的形成，进而提高择优取向度，所以得到的磁体剩磁更高。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种热变形稀土永磁材料的制备方法，其包括以下步骤：
⑴分别提供主磁粉以及低熔点合金粉，其中所述主磁粉的化学式按质量百分比为RexFe100-x-y-zMyBz，其中Re为Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的一种或几种，M是Al、Co、Cu、Ga中的一种或几种，20≤x≤40，0≤y≤10，0.7≤z≤1.5，所述低熔点合金粉的化学式按质量百分比为ReaCu100-a，其中Re为Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的一种或几种，60≤a≤90；
⑵将所述主磁粉与所述低熔点合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述低熔点合金粉所占的质量比例大于0且小于等于10％；
⑶将所述混合磁粉进行氢化-歧化-脱氢-再结合处理，使得低熔点合金在处理过程中扩散至主磁粉的主晶相中，得到HDDR磁粉；
⑷将所述HDDR磁粉依次进行热压成型及变形成型，得到热变形稀土永磁材料。
2.如权利要求1所述的热变形稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，所述主磁粉的晶粒尺寸为20纳米～100纳米。
3.如权利要求1所述的热变形稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，在步骤⑴中所述主磁粉的制备方法具体如下：
按照主磁粉中各元素的比例配料；
将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼，得到合金锭；
将合金锭重熔并喷射至水冷辊轮进行快速凝固，得到快速凝固条带，其中水冷辊轮的辊面速度为5m/s～50m/s，快淬温度为1300℃～1500℃，喷射压力为0.01MPa～0.08MPa；以及
将所述快速凝固条带进行机械破碎，得到主磁粉。
4.如权利要求1所述的热变形稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，在步骤⑴中所述低熔点合金粉的粒径为50微米～300微米。
5.如权利要求1所述的热变形稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，步骤⑵中在所述混合磁粉中所述低熔点合金粉所占的质量比例为1％～3.5％。
6.如权利要求1所述的热变形稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，步骤⑶具体为：
将混合磁粉放入旋转氢气热处理炉中，在氢气气氛中对混合磁粉加热至700℃～900℃，并保持旋转氢气热处理炉的腔内氢气压力处于第一压力，使得低熔点合金粉在处理过程中扩散至主磁粉的主晶相中并且主磁粉发生歧化反应，其中第一压力为10kPa～100kPa；
当歧化完全后，关闭氢气控制器，同时开启真空系统使旋转氢气热处理炉的腔内真空度为第二压力，其中第二压力为1kPa～10kPa；
低真空保温结束后，继续开启真空系统使氢气热处理炉的腔内真空度为10-3Pa，直至HDDR过程结束，得到HDDR磁粉，其中，所述HDDR磁粉的晶粒尺寸为200纳米～700纳米。
7.如权利要求1所述的热变形稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，在步骤⑷中将所述HDDR磁粉进行热压成型具体为：将HDDR磁粉放入第一模具中，在保护气氛或真空环境中对HDDR磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压磁体，其中，所述第一温度为600℃～750℃，所述第一压力为100 MPa～250MPa。
8.如权利要求7所述的热变形稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，在步骤⑷中所述热变形成型是将所述热压磁体放入第二模具中，在真空环境或保护气氛中对所述热压磁体进行加热至第二温度，再通过第二模具的上压头及下压头均以1rad/min～300rad/min的转速反向旋转，同时对热压磁体施加第二压力，使所述热压磁体进行变形度为30％～95％的变形，得到热变形磁体，其中所述第二温度为750℃～900℃，所述第二压力为30MPa～150MPa。
9.一种采用如权利要求1～8任一项所述制备方法得到的热变形稀土永磁材料，其由基体相Re2Fe14B和晶界相组成，其中，Re为稀土元素Nd、Pr、Dy、Tb、La、Ce中的至少一种，所述基体相Re2Fe14B为片状晶。
10.如权利要求9所述的热变形稀土永磁材料，其特征在于，所述片状晶的长度为0.8微米～2微米，厚度为200纳米～500纳米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611110571.6A CN106548844B (zh) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | 一种热变形稀土永磁材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611110571.6A CN106548844B (zh) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | 一种热变形稀土永磁材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106548844A CN106548844A (zh) | 2017-03-29 |
| CN106548844B true CN106548844B (zh) | 2019-01-29 |
Family
ID=58397029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611110571.6A Active CN106548844B (zh) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | 一种热变形稀土永磁材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106548844B (zh) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109148133B (zh) * | 2017-06-16 | 2020-11-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种稀土永磁体及其制备方法 |
| CN108922765B (zh) * | 2018-07-11 | 2021-02-09 | 江西开源自动化设备有限公司 | 一种稀土烧结永磁体的制造方法 |
| CN109473248A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-15 | 重庆科技学院 | 一种NdCeFeB各向异性永磁体及其制备方法 |
| CN109360703B (zh) * | 2018-11-29 | 2020-10-16 | 钢铁研究总院 | 一种热压低温扩散热变形纳米晶磁体及其制备方法 |
| CN109585113A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-05 | 宁波韵升股份有限公司 | 一种烧结钕铁硼磁体的制备方法 |
| CN111276308B (zh) * | 2018-12-04 | 2021-08-13 | 太原盛开源永磁设备有限公司 | 热压成型制备稀土永磁的方法 |
| CN111276309B (zh) | 2018-12-04 | 2021-08-13 | 宁波晋科自动化设备有限公司 | 一种热压成型制备稀土永磁体的方法 |
| CN109599236A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-09 | 广东省稀有金属研究所 | 一种高磁性快淬钕铁硼磁粉及其制备方法 |
| CN109609833B (zh) * | 2018-12-19 | 2020-02-21 | 北矿科技股份有限公司 | 一种hddr制备钕铁硼材料的方法及制备得到的钕铁硼材料 |
| CN109972027A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-07-05 | 南昌航空大学 | 一种通过低熔点PrCu晶间相添加制备各向异性CeFeB永磁合金的方法 |
| JP7167709B2 (ja) * | 2018-12-28 | 2022-11-09 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石及びその製造方法 |
| CN111863369B (zh) * | 2019-04-29 | 2023-04-25 | 广东省稀有金属研究所 | 一种磁性粘结剂及其制备方法、复合永磁材料的制备方法 |
| CN110273120B (zh) * | 2019-07-30 | 2023-07-07 | 太原学院 | 一种合金表面快速纳米化的方法及装置 |
| CN110246644B (zh) * | 2019-08-01 | 2020-08-07 | 中国计量大学 | 一种高性能多主相Ce基纳米晶磁体的制备方法 |
| CN112820529A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 宁波松科磁材有限公司 | 一种高性能烧结钕铁硼的制备方法 |
| CN113035558A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 清华大学 | 热变形钕铁硼磁体及其制备方法 |
| CN114898999B (zh) * | 2022-04-29 | 2024-03-15 | 江西理工大学 | 一种各向异性纳米晶混合稀土永磁体及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101162633A (zh) * | 2006-10-15 | 2008-04-16 | 宁波大学 | 一种各向异性粘结纳米晶稀土永磁材料及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011145674A1 (ja) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 希土類永久磁石の製造方法および希土類永久磁石 |
| JP2015046516A (ja) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 住友電気工業株式会社 | 希土類磁石の製造方法 |
| US10079084B1 (en) * | 2014-11-06 | 2018-09-18 | Ford Global Technologies, Llc | Fine-grained Nd—Fe—B magnets having high coercivity and energy density |
-
2016
- 2016-12-06 CN CN201611110571.6A patent/CN106548844B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101162633A (zh) * | 2006-10-15 | 2008-04-16 | 宁波大学 | 一种各向异性粘结纳米晶稀土永磁材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106548844A (zh) | 2017-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106548844B (zh) | 一种热变形稀土永磁材料及其制备方法 | |
| CN105489335B (zh) | 一种晶界扩散提高烧结钕铁硼磁性能的方法 | |
| CN105074836B (zh) | 氮化铁永磁体和形成氮化铁永磁体的技术 | |
| CN105489334B (zh) | 一种晶界扩散获得高磁性烧结钕铁硼的方法 | |
| JP2018082146A (ja) | Ｒ‐Ｆｅ‐Ｂ系焼結磁石を製造する方法 | |
| CN102368439B (zh) | 钕铁硼中添加重稀土氢化物制备高矫顽力永磁体的优化处理方法 | |
| US20160086704A1 (en) | Method of manufacturing anisotropic hot-deformed magnet using hot-deformation process and hot-deformed magnet manufactured thereby | |
| CN102918611A (zh) | 稀土类永磁体的制造方法和稀土类永磁体 | |
| CN104882266A (zh) | 晶界扩渗轻稀土-铜合金制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法 | |
| CN110931197B (zh) | 一种用于高丰度稀土永磁体的扩散源 | |
| CN105869876A (zh) | 一种稀土永磁体及其制造方法 | |
| CN104599802B (zh) | 稀土永磁材料及其制备方法 | |
| CN106158203A (zh) | 一种高矫顽力高稳定性钕铁硼磁体的制备方法 | |
| CN107799256B (zh) | 一种永磁复合材料及制备方法 | |
| CN107617737B (zh) | 烧结钕铁硼永磁材料用粉体及其制备方法和应用 | |
| CN112216460A (zh) | 纳米晶钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| CN102360909A (zh) | 一种钕铁硼磁体的制备方法 | |
| JPH05209210A (ja) | 磁石合金粒子を製造する方法 | |
| CN108806910B (zh) | 提高钕铁硼磁性材料矫顽力的方法 | |
| CN104103415B (zh) | 一种氢化镝纳米粉末掺杂制备各向异性NdFeB稀土永磁体的方法 | |
| CN109590463B (zh) | 一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法 | |
| CN104103414A (zh) | 一种制备高矫顽力各向异性纳米晶钕铁硼永磁体的方法 | |
| CN108666064B (zh) | 一种添加vc的烧结稀土永磁材料及其制备方法 | |
| CN113539664B (zh) | 一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法 | |
| CN115763030A (zh) | 一种高性能钕铁硼磁粉的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |