CN1870187A - 稀土铝——镁合金永磁材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁材料，特别是稀土铝——镁合金永磁材料。特点是：将Al－Mg合金、稀土NdFeB永磁材料分别熔炼，雾化制粉，Al－Mg合金粉末粒度－200目以下，NdFeB粉末粒度1～10μm，混匀、充磁－预压，真空预烧结，热压成型。参数：真空度2×10^－2～1×10^－3pa，压力200～350Mpa，温度350～620℃，时间3～6小时。该稀土金属永磁性相，弥散均匀分布在Al－Mg合金基体α(_Al－Mg)相中，稀土Al－Mg合金磁特性粒度1～10μm，NdFeB雾化粉末Nd₂Fe₁₄B磁晶100～200mm，稀土Al－Mg合金磁特性：剩磁5～6KGS，内禀矫顽力7kOe以上，磁能积(BH) _m6～7MGsOe，超过铁氧体约一倍。复合磁性材料密度3～4g/cm³，比重小，重量轻，抗氧化，抗腐蚀性强，导电、导热性好，可加工等特性，对吸收电磁波宽频段有显著吸收屏蔽和抗雷达波跟踪隐身材料技术效果。

Description

稀土铝——镁合金永磁材料

一、技术领域

本发明涉及一种永磁材料，特别是涉及稀土铝——镁合金永磁材料。

Al-Mg/NdFeB复合材料技术，即具有铝-镁合金优良性能，又具有NdFeB稀土金属永磁特性，是属电磁波吸收-屏蔽，和抗雷达波跟踪隐身电磁兼容材料技术。

二、背景技术

在磁性材料领域里，虽然NdFeB磁性很高，但是3～4μm磁粉，在大气条件下就被氧化燃烧，此外，其加工性差，导电、导热性也很低，对电磁波辐射和对雷达波跟踪的负面作用，通常还是采用高分子有机材料表面镀铜，然后，涂敷上铁氧体磁粉，作为电磁波的吸收-屏蔽和抗雷达波隐身材料技术。

三、发明内容

本发明解决的技术问题是：提高了对电磁波防辐射和防雷达波跟踪隐身材料技术的能力，磁性高，比重小，抗氧化性强，导电、导热、可加工性好。

技术解决方案：选择以Al-Mg合金为基体与高性能NdFeB永磁材料复合，其步骤如下：

(1)原材料制备：Al_95-84Mg_5-16合金熔炼-雾化粉末，铝镁合金粉末粒度-200目以下；高性能NdFeB合金铸锭，熔炼-雾化或熔炼-快沾为薄片，经气流磨制粉，Nd₂Fe₁₄B粉末粒度为1～10μm；

(2)按Al-Mg合金粉末与NdFeB粉末的体积比，Al-Mg合金为55％～70％，NdFeB 45％～30％，配比混料，充分混匀；

(3)装入压模，经15kOe外磁场取向，150Mpa-350Mpa冷等静压制坯；

(4)冷等静压坯料，真空预烧结，烧结工艺参数，真空度2×10^-2～1×10^-3pa，烧结温度350～450℃，保温2～5小时，最后随炉冷却；。

(5)经冷等静压-真空烧结坯料，包套进行热等静压，工艺参数，真空度2～4pa，加热450℃，充氩气气压200Mpa，，热压1小时；

(6)热压板坯，热轧所需不同厚度的板材；热压园柱形锭坯，可热挤为棒材；热压板坯或锭坯，可模锻为所需不同系列的电气制品。

冷等静坯料，真空热压一烧结，工艺参数，真空度2×10^-2～1×10^-3pa，加热温度350～450℃，保温2～5小时，30～100Mpa热压，最后随炉冷却。

压模还可采用预压工艺。

表征复合材料Nd₂Fe₁₄B永磁性相显微组织，颗粒细小，弥散均匀分布于Al-Mg合金α相基体上。

表征复合材料α_(Al-Mg)相基体，Nd₂Fe₁₄B晶粒细小，颗粒的表面被α_(Al-Mg)相所包围，形成冶金结合。

所述的表征复合材料板坯或锭坯緻密化。

以Al-Mg合金为基体与高性能NdFeB永磁材料复合，获得稀土铝-镁合金永磁材料，这是本发明技术构思。

选择比重小、重量轻的Al-Mg合金基体，密度为2.47g/cm³非磁性的材料，其导电、导热性仅次于银、铜，有好的抗氧化和抗腐蚀性，有优良的可加工性。

选择NdFeB超强磁性材料与铝-镁合金热压复合时，铝-镁合金对NdFeB具有好的浸润性，有利于固相或液相烧结，达到复合成为永磁性材料的目的。

在真空熔铸条件下，Al-Mg合金熔铸温度为650～720℃(镁的沸点为1108℃)，而NdFeB熔铸温度为1350～1450℃，对Al-Mg/NdFeB复合，如果采用熔铸法或搅熔铸造法复合，是不可能的。当温度超过1100℃以上，镁的沸腾蒸汽压迅速增大，有可能发生爆炸危险，与此同时，Nd₂Fe₁₄B磁性相被破坏，导致Al-Mg/NdFeB复合材料永磁性消失。

Al-Mg/NdFeB复合工艺，首先对Al-Mg合金和稀土NdFeB永磁材料分别进行熔炼，雾化或快沾法制粉，Al-Mg合金粉末粒度为-200目以下，而NdFeB粉末粒度为1～10μm，按一定配比混匀，充磁-预压，真空预烧结，热压成型。热压工艺参数：真空度2×10^-2～1×10^-3pa，压制压力200～350Mpa，热压温度为350～620℃，热压时间为3～6小时。

由于该稀土金属永磁性相，弥散均匀分布在Al-Mg合金基体α_(Al-Mg)相中，使稀土Al-Mg合金的磁特性其粒度为1～10μm，NdFeB雾化粉末或快沾粉末的Nd₂Fe₁₄B磁晶尺寸为100～200nm，导致稀土Al-Mg合金的磁特性：剩磁达到5～6KGS，内禀矫顽力达到7kOe以上，磁能积(BH)_m6～7MGsOe，超过铁氧体约一倍。该复合磁性材料密度3～4g/cm³，比重小，重量轻，抗氧化，抗腐蚀性强，导电、导热性好，可加工等特性，对吸收电磁波宽频段均有显著的吸收屏蔽和抗雷达波跟踪隐身材料技术效果。

本发明除了有高的导电、导热性外，还有比铁氧体磁性更高的永磁性能。以铝—镁为基体永磁材料：磁性能高低，加工性能好坏，对电磁波吸收-屏蔽和抗雷达波跟踪隐身效果，取决于Nd₂Fe₁₄B主相形态，颗粒大小、数量及在Al-Mg合金基体上分布均匀性。

本发明加工后各种各样Al-Mg/NdFeB复合磁体，采用热挤压工艺，可将磁体锭坯挤压为棒材；用热轧工艺，可将板坯轧制为1mm的薄板；还可用热模锻工艺，将磁体锭坯锻造为形状各异等，电气系列产品。

通过热变形，可使Al-Mg/NdFeB复合材料中各向同性磁畴，变为各向异性，比涂敷铁氧体磁粉，具有更好的对电磁波吸收—屏蔽和抗雷达波隐身技术效果。

四、附图说明

附图1为本发明的Al-Mg/NdFeB复合材料磁性测试结果图；

附图2为本发明的Al-Mg/NdFeB复合材料磁性测试结果图；

附图3为Nd₂Fe₁₄B雾化粉球形：×200基体：α_(Al-Mg)；

附图4为Nd₂Fe₁₄B雾化粉球形：×600基体：α_(Al-Mg)；

附图5为Nd₂Fe₁₄B块沾片制粉：×200基体：α_(Al-Mg)；

附图6为Nd₂Fe₁₄B块沾片制粉：×600基体：α_(Al-Mg)；

五、具体实施方式

实施例1：

(1)对Al₈₄-Mg₁₆合金熔炼雾化粉末粒度-200目以下；Nd₃₀Dy_3.5Fe_65.2B_1.2熔炼雾化粉末粒度1～10μm。

(2)按Al₈₄-Mg₁₆合金粉末体积55％，Nd₃₀Dy_3.5Fe_65.2B_1.2合金粉末体积45％混匀，装入园柱形压模。

(3)混匀的合金粉体装入压模，热压工艺参数：真空度2×10^-2～1×10^-3pa，350Mpa压制，450℃加热，2～4小时热压。

(4)热压复合磁体400℃，加热30分钟，装入挤压模内，挤压为棒或扁坯。如图五。

5、取样充磁进行磁性检测结果，如图一。

实施例2：

(1)对Al₈₄-Mg₁₆合金熔炼-雾化粉末，粒度-200目以下，Nd₃₀Dy_3.5Fe_65.2B_1.2熔炼快沾片，经气流磨制粉，Nd₂Fe₁₄B磁性粉末粒度为1～10μm。

(2)按Al₈₄-Mg₁₆合金粉末体积60％，与Nd₃₀Dy_3.5Fe_65.2B_1.2磁性粉末体积40％混匀，装入板锭压模。

(3)磁场取向，外磁场强度15kOe充磁；预压坯压制力200Mpa，然后350Mpa冷等静压。

(4)真空度2×10^-2～1×10^-3pa，450℃保温4小时烧结。

(5)经真空预烧结毛坯，热等静压。工艺参数：真空度为2-4pa，450℃加热，充氩气气压为200Mpa，1小时热压。

(6)热等静压块状试样，如图六，取样、充磁进行磁性检测，如图二。

实施例3：

(1)对Al₈₄-Mg₁₆合金雾化粉末，粒度-200目以下，Nd₃₀Dy_3.5Fe_65.2B_1.2雾化或快沾粉末，粒度为1～10μm。按Al₈₄-Mg₁₆合金粉末体积60％，与Nd₃₀Dy_3.5Fe_65.2B_1.2合金粉末体积40％，混合均匀，装入600×150×20mm板锭模。

(2)装入板锭模中粉体，与模具同时放入液压机中，350Mpa进行冷等静压。

(3)被压制板坯：600×150×20mm进行真空度为2×10^-2～1×10^-3pa，450℃加热，保温5小时，预烧结。

(4)压坯包套，放入液压机中，350Mpa冷等静压。

(5)压坯包套，放入热压机中，真空度为2～4pa，450℃加热，充氩气，气压为200Mpa，1小时热压。

(6)板坯600×150×20mm在炉中400℃加热30分钟。轧制为1mm厚薄板。如剪切为φ120×1mm园片，进行吸收电磁波—屏蔽效果测试；如剪切600×600×1mm薄板进行雷达波隐身效果测试。

实施例4：

(1)对Al₈₄-Mg₁₆合金雾化粉末，粒度-200目以下，Nd₃₀Dy_3.5Fe_65.2B_1.2雾化或块沾粉末，粒度为1～10μm。这两种粉末体积比为6∶4，配料、混合均匀，装入φ30～40×300锭模中。

(2)装入锭模中粉体，与模具同时放入液压机中，350Mpa冷等静压。

(3)被压制φ30～40×300锭坯，进行真空度为2×10^-2～1×10^-3pa，450℃加热，保温5小时。预烧结，随炉冷却。

(4)压坯包套，放入液压机中，350Mpa冷等静压，随后放入热压炉，真空度为2～4pa，450℃加热，充氩气，气压为200Mpa，1小时热压。

(5)热等静压φ30～40×300锭坯，进行液力挤压，便可获得棒料系列制品。

Claims (6)

1、稀土铝—镁合金永磁材料，其特征在于：以Al-Mg合金为基体与NdFeB永磁材料复合，步骤如下：

(1)原材料制备：Al_95-84Mg_5-16合金熔炼—雾化粉末，铝镁合金粉末粒度-200目以下；高性能NdFeB合金铸锭，熔炼—雾化或熔炼—快沾为薄片，经气流磨制粉，Nd₂Fe₁₄B粉末粒度为1～10μm；

(2)按Al-Mg合金粉末与NdFeB粉末的体积比，Al-Mg合金为55％～70％，NdFeB 45％～30％，配比混料，充分混匀；

(3)装入压模，经15kOe外磁场取向，150Mpa-350Mpa冷等静压制坯；

(4)冷等静压坯料，真空预烧结，烧结工艺参数，真空度2×10^-2～1×10^-3pa，烧结温度350～450℃，保温2～5小时，最后随炉冷却；。

(5)经冷等静压—真空烧结坯料，包套进行热等静压，工艺参数，真空度2～4pa，加热450℃，充氩气气压200Mpa，，热压1小时；

(6)热压板坯，热轧所需不同厚度的板材；热压园柱形锭坯，可热挤为棒材；热压板坯或锭坯，可模锻为所需不同系列的电气制品。

2、按照权利要求1所述的稀土铝—镁合金永磁材料，其特征在于：冷等静坯料，真空热压—烧结，工艺参数，真空度2×10^-2～1×10^-3pa，加热温度350～450℃，保温2～5小时，30～100Mpa热压，最后随炉冷却。

3、按照权利要求1或2所述的稀上铝—镁合金永磁材料，其特征在于：压模还可采用预压工艺。

4、按照权利要求1所述的稀土铝—镁合金永磁材料，其特征在于：表征复合材料Nd₂Fe₁₄B永磁性相显微组织，颗粒细小，弥散均匀分布于Al-Mg合金α相基体上。

5、按照权利要求4所述的稀土铝—镁合金永磁材料，其特征在于：表征复合材料α(Al-Mg)相基体，Nd₂Fe₁₄B晶粒细小，颗粒的表面被α(Al-Mg)相所包围，形成冶金结合。

6、按照权利要求5所述的稀土铝—镁合金永磁材料，其特征在于：所述的表征复合材料板坯或锭坯緻密化。

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