[发明专利]一种高性能耐高温纳米复合永磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及永磁材料制备技术领域，特指一种高性能耐高温纳米复合永磁体的制备方法。

背景技术

钕铁硼(NdFeB)永磁体是具有高磁性能和高性价比的新一代稀土永磁材料，广泛应用于计算机、通讯信息、医疗、交通、音响设备、办公自动化与家电等各种支柱产业与高新技术产业；随着我国节能减排倡导政策的提出与推进，用于电动汽车、风电等节能环保领域的高性能、耐高温磁体的需求不断增长，钕铁硼磁体的磁能积已得到很大的发展，最大磁能积已高达474 kJ/m³ (59.5 MGOe)，然而，其温度稳定性方面的发展却一直比较缓慢，这严重限制了其进一步应用。

钕铁硼永磁体的温度稳定性主要取决于Nd₂Fe₁₄B硬磁相的内秉磁性能和磁体的微观组织结构；目前主要通过合金化方法提高钕铁硼磁体的温度稳定性，如重稀土元素Dy、Tb等的加入，能够有效提高Nd₂Fe₁₄B的各向异性场，实现磁矩的温度补偿，进而提高矫顽力，降低温度系数，改善其温度稳定性；而Co、Ni、Ga、Si等元素的加入，能够提高磁体居里温度，进而提高温度稳定性；合金元素的加入虽然能够有效提高磁体的温度稳定性，但往往伴随着磁体性能的降低，为此，晶界扩散技术提出后得到很大的发展，这种新技术可以在保证磁性能不降低或下降很少的前提下有效提高磁体的温度稳定性；无论是合金化还是工艺优化对于磁体温度稳定性的改善都是有限的，仍然无法满足不断扩大的应用需求；因此，开发高性能耐高温的新型永磁体成为进一步拓宽其应用空间的关键，将具有性能互补特征的两种永磁体复合在一起成为制备高性能耐高温新型复合永磁体的新途径，已初步显示出较好的复合效果，但是，由于复合体系选择、制备工艺选用与界面组织结构控制等未实现良好匹配，使得新型复合磁体的性能并未达到要求。

针对上述问题，本发明综合运用复合化、界面控制、纳米化等有效手段，提出基于界面调控-纳米磁硬化的高性能耐高温纳米复合永磁体的可控制备技术，结合晶界改性技术，采用放电等离子烧结与热变形复合工艺制备致密的高性能耐高温纳米复合永磁体；相对传统的制备工艺，本发明工艺简单，相容性好，能够保证两复合永磁相的优化组织结构，有效控制界面组织结构和相组成，获得取向好、晶粒细小均匀、无氧化的纳米复合永磁体，实现高性能耐高温纳米复合永磁体的制备。

发明内容

随着科技发展，高性能耐高温永磁体的需求不断增长，而钕铁硼磁体虽然性能高，但矫顽力低，温度稳定性差，这严重限制其进一步应用；因此，必须在保证较高磁能积的前提下显著提高其矫顽力和温度稳定性；传统方法虽然能够提高钕铁硼磁体的温度稳定性，但依然达不到应用的需求，这受限于其自身的内秉磁性能；为了克服这一缺陷，将其和其他具有互补性能的磁体复合成为提高其矫顽力和温度稳定性的有效途径，但由于复合体系选择、制备工艺选用与界面组织结构控制等未实现良好匹配，使得新型复合磁体的磁性能和温度稳定性并未达到应用要求；本发明的目的是为解决上面的问题，提供一种高性能耐高温纳米复合永磁体的制备方法，，其通过晶界改性，放电等离子烧结与热变形相结合的复合工艺，有效控制晶界组织结构和相组成，优化两硬磁相的组织结构，获得取向好、晶粒细小均匀、无氧化的纳米复合永磁体，实现高性能耐高温纳米复合永磁体的制备。

本发明解决上述问题的技术方案是：采用基于界面调控-纳米磁硬化的晶界改性，放电等离子烧结与热变形相结合的复合工艺制备高性能耐高温纳米复合永磁体，其步骤为：

1) 按照NdFeB合金成分称量各元素原料并进行混合，将混合原料进行真空熔炼，然后快淬制成薄带；

2) 按照SmCo合金成分称量各元素原料并进行混合，将混合原料进行真空熔炼，然后快淬制成薄带；

3) 将NdFeB与SmCo合金快淬带分别进行高能球磨，制成相应的纳米晶合金粉末；

4) 将NdFeB与SmCo纳米晶合金粉末按比例混合，并在其中添加晶界纳米改性剂，通过混料机混合使其均匀分布于NdFeB与SmCo粉末表面，获得三者均匀混合的复合粉末；

5) 将复合粉末压制成型坯件；

6) 将型坯件进行放电等离子烧结制得纳米复合磁体；

7) 将纳米复合磁体进行热变形，提高取向度，获得高性能耐高温的纳米复合永磁体。