CN1210344A - 一种钕铁硼纳米永磁材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钕铁硼纳米永磁材料,基本成分为(原子百分比):Nd3.5~12,B3.5~6,Fe余,其特征在于:在上述基本成分中加入包括难熔金属W、Mo、Nb、V、Cr、Hf、Zr、Ti及其合金化的碳、氮化合物TiC、HfC、ZrC及其它难熔非金属C之一种或几种,其量占所形成Nd2Fe14B相化合物的2~3原子百分比。为提高永磁体的温度稳定性,其中的1~2个Nd原子可用Dy部分替代,为了细化晶粒,改善晶界结构,提高温度稳定性和抗蚀性,其中的1~3个Fe原子可用Al、Si、Cu、Co部分替代。
Description
本发明涉及永磁材料,特别提供了一种a-Fe/Nd2Fe14B双相藕合的纳米永磁材料。
由于a-Fe/Nd2Fe14B虽然含Nd量低,但具有较高的剩磁和较好的磁性能,因而有着广泛的应用市场。目前对于双相纳米永磁材料的工业生产(主要为Fe3B/Nd2Fe14B和a-Fe/Nd2Fe14B)主要通过快淬形成非晶再晶化成纳米材料来实现,但由于a-Fe/Nd2Fe14B的非晶形成能力较差,大都通过控制工艺参数使之在最佳淬速(直接形成纳米永磁材料)而实现,因最佳淬速区分布范围窄,工艺过程难以控制,因此对设备的精度要求很高,成品率及产品的性能都不理想。
本发明的目的在于提供一种钕铁硼纳米永磁材料,其在工业上更易实现且成品具有更好的磁性能。
本发明提供了一种钕铁硼纳米永磁材料,基本成份为(原子百分比):Nd 3.5~12,B 3.5~6,Fe余,其特征在于:在上述基本成份中加入包括难熔金属W、Mo、Nb、V、Cr、Hf、Zr、Ti及其合金化的碳、氮化合物TiC、HfC、ZrC及其它难熔非金属C之一种或几种,其量占所形成Nd2Fe14B相化合物的2~3原子百分比。为提高永磁体的温度稳定性,其中的1~2个Nd原子可用Dy部分替代,为了细化晶粒,改善晶界结构,提高温度稳定性和抗蚀性,其中的1~3个Fe原子可用Al、Si、Cu、Co部分替代。
本发明区别于现有技术的关键在于,在成份中添加难溶物质,以降低形成非晶组织的工艺参数,其加入量过低作用不明显,加入量过高则非磁性相所占比例过大,且在随后的晶化过程中晶粒容易长大而影响材料永磁性能的提高。在本发明的成份下,控制冷却铜锟在30m/s以上,均可以形成100%的非晶组织,晶化工艺和材料磁性不受过冷深度的影响。下面通过实施例详述本发明。
附图1为Nd9Fe85B6+TiC非晶条带的X射线衍射结果。
实施例1
原材料为工业纯铁(99%),金属钕(99.5%),硼铁(19.6%),纯钛(99.97%)及光谱级碳,按表2原子百分比配制100克(钕要求4%余量,TiC指在Nd2Fe14B中的计量),在电弧炉中充入氩气反复精炼数次,在表1所示的快淬参数下(喷嘴直径为0.6mm)获得非晶条带,在710℃×15min真空退火,从图1可以看出在Nd9Fe85B6中加入2.5at%的TiC(为Nd9Fe85B6中Nd2Fe14B的百分比),即可获得100%的非晶,并无明显的TiC颗粒的聚集,另外从表2可以看出,在同样工艺参数下制得的条带,在其所在的最佳热处理制度下,软/硬磁性相得到充分藕合,加入Ti2.5C2.5可比未加TiC提高ΔMr=45.4%,ΔHic=7%,Δ(BH)max=50.4%。加入的TiC过低,效果不明显;过高,磁性能反而下降。
表1 快淬参数
快淬轮转速喷射温度喷射压力炉内压力坩埚喷嘴/轮炉内气体 | 30m/s1350℃+0.5atm200mmHg3mmAr |
表2 Nd9Fe85B6添加不同量TiC的磁性能
material | Heat Treat. | Mr(Gs) | Hic(Oe) | (BH)max(MGo) |
Nd9Fe85B6Nd9Fe85B6+TicNd9Fe85B6+Ti2.5C2.5Nd9Fe85B6+Ti6C6 | 680℃×15分钟680℃×15分钟710℃×15分钟680℃×5分钟 | 85229806123908651 | 4468434547824718 | 9.209.7213.848.40 |
实施例2
原材料为工业纯铁(99%),金属钕(99.5%),金属镝(99.5%),硼铁(19.6%B),纯W(99.97%),按Nd10Dy2Fe84B4+W2的原子百分比配制100克,在同样的冶炼方式及快淬参数下,在30m/s转速下可获得完全的非晶条带,在700℃×8min真空退火,磁性能由不加W的Br=0.79T,Hc=0.69MA/m,(BH)max=10.5MGOe提高到Br=1.12T,Hc=0.46MA/m,(BH)max=19.0MGOe。
实施例3
原材料为工业纯铁(99%),金属钕(99.5%),硼铁(19.6%),金属Nb、Mo(纯度均在99.9%以上),按Nd10Fe84B6+Nb2Mo的原子百分比配制100克,配料中钕要求4%的余量,在电弧炉中充入氩气反复精炼数次,使高熔点物质弥散分布,在表1所示的快淬参数下(喷嘴直径为0.8mm),快淬轮转速为30m/s时可获得100%的非晶条带,在700℃×8min真空退火,获得的永磁材料的磁能积在15.1MGOe。
实施例4
原材料为工业纯铁(99%),金属钕(99.5%),硼铁(19.6%),金属铝(99.7%),金属Nb、Mo(纯度均在99.9%以上),按Nd10Fe89B6Al+Nb1Mo2的原子百分比配制100克(铝起细化晶粒,改善晶界结构,提高藕合能力的作用,高熔点物质的Nb、Mo加入量均为Nd2Fe14B中的原子百分含量),配料中钕要求4%的余量,在电弧炉中充入氩气反复精炼数次,使高熔点物质弥散分布,在表1所示的快淬参数下(喷嘴直径为0.8mm),快淬轮转速为30m/s时可获得100%的非晶条带,在700℃×8min真空退火,获得的永磁材料的磁能积为14.8MGOe。
实施例5
原材料为工业纯铁(99%),金属钕(99.5%),硼铁(19.6%),硅(99.8%),金属Hf(纯度在99.9%以上)及光级碳,按Nd9Fe84B6Si+Hf2.5C2.5的原子百分比配制100克(硅起细化晶粒,改善晶界结构,提高藕合能力的作用,高熔点物质HfC的加入量为Nd2Fe14B中的原子百分含量),配料中钕要求4%的余量,在电弧炉中充入氩气反复精炼数次,使高熔点物质弥散分布,在表1所示的快淬参数下(喷嘴直径为0.8mm),快淬轮转速为30m/s时可获得100%的非晶条带,在700℃×8min真空退火,获得的永磁材料的磁能积18.3MGOe。
实施例6
原材料为工业纯铁(99%),金属钕(99.5%),硼铁(19.6%),金属W(纯度在99.9%以上)及光级碳,按Nd8Fe86B5+W2C2的原子百分比配制100克(高熔点物质W、C的加入量为Nd2Fe14B中的原子百分含量),配料中钕要求4%的余量,在电弧炉中充入氩气反复精炼数次,使高熔点物质弥散分布,在表1所示的快淬参数下(喷嘴直径为0.8mm),快淬轮转速为30m/s时可获得100%的非晶条带,在700℃×8min真空退火,获得的永磁材料的磁能积16.0MGOe。
Claims (4)
1.一种钕铁硼纳米永磁材料,基本成份为(原子百分比):
Nd 3.5~12 B 3.5~6 Fe余
其特征在于:在上述基本成份中加入包括难熔金属W、Mo、Nb、V、Cr、Hf、Zr、Ti及其合金化的碳、氮化合物TiC、HfC、ZrC及其它难熔非金属C之一种或几种,其量占所形成Nd2Fe14B相化合物的2~3原子百分比。
2.按照权利要求1所述的钕铁硼纳米永磁材料,其特征在于:其中的1~2个Nd原子可用Dy部分替代。
3.按照权利要求1所述的钕铁硼纳米永磁材料,其特征在于:其中的1~3个Fe原子可用Al、Si、Cu、Co部分替代,其量占Fe的1~3原子百分比。
4.权利要求1、2、3所述的钕铁硼纳米永磁材料,用于快淬制备双相纳米永磁材料,或用于工艺简单的雾化生产纳米永磁材料。
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