[发明专利]一种稀土-铁-硼铸态均匀等轴晶组织的调控方法

说明书

本发明涉及磁性材料技术领域，提供了一种稀土‑铁‑硼(RFeB)铸态均匀等轴晶组织的调控方法，通过成分设计和氢处理工艺来调控稀土‑铁‑硼RFeB铸态组织中R₂Fe₁₄B主相晶粒尺寸，获得形状规则、晶粒尺寸为0.3～6μm的均匀等轴晶，厚度为1～50nm的富R晶界相均匀包覆在R₂Fe₁₄B主相晶粒周围。与原始RFeB铸态组织相比，经过氢破碎和气流磨后能够制备沿晶断裂、形状规则、大小均匀且富Nd相均匀包覆的单晶R₂Fe₁₄B粉末颗粒；方法简单易行，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，特别涉及一种稀土-铁-硼(ReFeB)铸态均匀等轴晶组织的调控方法。

背景技术

烧结钕铁硼磁体的矫顽力是一个组织敏感参量。研究表明，提高烧结钕铁硼磁体矫顽力的有效途径是改善烧结钕铁硼磁体的显微组织结构，一方面是控制2:14:1相晶粒尺寸和分布，另一方面是边界结构的调控。

改善烧结钕铁硼的边界结构已经取得了较大的进展，如双合金工艺的应用及近几年发展起来的晶界扩散法技术。

晶粒尺寸和分布是影响烧结钕铁硼磁体矫顽力的重要因素。理论上说，矫顽力随着晶粒尺寸的减小而增大。当晶粒尺寸进一步降低到单畴磁体的范围，这时候的磁体类似于单畴磁体，矫顽力将增至磁体的理论值。然而，实际情况同理论并非完全一致。M.Sagawa等人研究发现存在着一个临界的晶粒尺寸，对于不含Dy的烧结Nd-Fe-B磁体的临界平均晶粒尺寸为4.05μm(对应粉末颗粒平均尺寸2.7μm)，当晶粒尺寸小于4.05μm时，随晶粒尺寸的细化，烧结Nd-Fe-B矫顽力降低。这与粉末颗粒尺寸过细(小于2.7μm)，容易氧化和晶界富Nd相不能均匀分布及粉末颗粒尺寸分布不均等因素有关。

目前国内绝大多数研发和生产单位通过鳞片铸锭(Strip Casting,SC)、氢爆(Hydrogen Decrepitation,HD)加气流磨(jet milling,JM)制粉等工艺来制备烧结钕铁硼磁粉。Nd-Fe-B鳞片铸锭的显微组织特点：晶粒为柱状晶，柱长几百微米，柱宽3～5微米，柱状晶之间分布有富Nd相。

Nd-Fe-B鳞片铸锭经破碎得到的磁粉的粒径为3-5μm。因此，磁粉在破碎过程中许多区域必然会是以穿晶断裂的方式进行，一方面造成粉末颗粒分布的不均匀；同时导致磁粉的形状呈现不规则，具有明显的边角尖锐区，并且穿晶区域的颗粒表面富Nd相缺失，使得富Nd相的分布极不均匀，在随后的烧结过程中容易造成晶粒不均匀长大，甚至是异常长大，使得磁体矫顽力降低。

采用传统的HDDR工艺可以将鳞片或大块状铸锭组织制备成粒径为0.3μm左右且包围富Nd晶界相的等轴晶，但以此为原料制备烧结Nd-Fe-B磁体还存在下述问题：1)主相晶粒为亚微米级，破碎成微米级粉末时，由于粉末为多晶颗粒，使得取向效果差，剩磁和磁能积降低；若破碎成亚微米级(0.3μm左右)粉末，粉末为单晶体，取向效果好，但由于粉末颗粒太细，极易氧化。2)即使采用各向异性的HDDR工艺，形成的c轴织构也是不完全的，导致磁体的取向度差，剩磁和磁能积下降。3)单纯的依靠提高温度和延长保温时间的工艺来促进晶粒尺寸由亚微米级长大成微米级，由于晶粒极易发生异常长大现象，难以获得理想尺寸的均匀等轴晶粒组织。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种稀土-铁-硼(ReFeB)铸态均匀等轴晶组织的调控方法，将Nd-Fe-B鳞片铸锭的柱状组织或大块铸锭的铸态组织调控成均匀的微米级等轴晶。

本发明一种稀土-铁-硼铸态均匀等轴晶组织的调控方法，通过成分设计和氢处理工艺来调控稀土-铁-硼RFeB铸态组织中R₂Fe₁₄B主相晶粒尺寸，获得形状规则、晶粒尺寸均匀的等轴晶；富稀土R晶界相均匀包覆在所述R₂Fe₁₄B主相晶粒周围。