[发明专利]钕铁硼磁体、同时提升磁体磁性能和力学性能的方法

说明书

本申请提供一种钕铁硼磁体、同时提升磁体磁性能和力学性能的方法。本申请在速凝阶段通过高压喷射的方式将顺磁性纳米棒状难熔颗粒均匀添加混合至钕铁硼合金液中，从而获得均匀掺杂顺磁性纳米棒状难熔颗粒的合金粉料，使得顺磁性纳米棒状难熔颗粒能够在烧结过程中随机分布于烧结成型的钕铁硼合金主相晶粒之间，以由此在晶界相中原位生成棒状第二相物质，隔绝主相晶粒间的去磁耦合作用，提升矫顽力。本申请中分布于钕铁硼合金主相晶粒之间的棒状相能够阻碍裂纹的拓展，利用其弥散分布和难熔特性延缓裂纹的传递速率，消耗磁体内部的能量传递，由此实现同时提升磁体沿磁化轴和非磁化轴方向的力学性能，增加材料强度和韧性的效果。

技术领域

本申请涉及稀土永磁材料技术领域，具体而言涉及一种钕铁硼磁体、同时提升磁体磁性能和力学性能的方法。

背景技术

烧结钕铁硼磁体凭借优异的磁性能，被称为“磁王”，广泛应用于航空航天、风力发电、节能家电、电子电器以及新能源汽车等领域。但是，现有的钕铁硼磁体自身强韧性较差，脆性较差，其在生产加工过程中中容易发生断裂、表皮脱落等现象。烧结钕铁硼磁体脆性较差主要源于其多相材料的本征特性，烧结钕铁硼磁体材料中的晶界相作为晶界弱化相极大地降低了磁体的强度。现有的烧结钕铁硼磁体，其加工、使用过程中的裂纹一般都会慢慢积聚在晶界相中，并在晶界相中传递，使得材料极易发生脆性断裂，影响材料服役过程中的稳定性和安全性，严重限制了烧结钕铁硼磁体材料在高强度工作场合的应用。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种钕铁硼磁体以及同时提升磁体磁性能和力学性能的方法。本申请在磁体熔炼阶段喷射特殊形状的难溶物质颗粒，使其在晶界相中原位生成棒状第二相物质，以有效隔绝主相晶粒间的去磁耦合作用，提升钕铁硼磁体的矫顽力。棒状第二相物质还能够利用其弥散分布和难熔特性延缓裂纹的传递速率，阻碍裂纹的拓展，使裂纹的纵向传递分解为斜向或水平传递，消耗磁体内部的能量传递，以提升磁体沿磁化轴和非磁化轴方向的力学性能，极大增加材料的强度和韧性。本申请具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种钕铁硼磁体，其内部在制备过程的速凝阶段，通过高压喷射的方式混合有顺磁性纳米棒状难熔颗粒；所述顺磁性纳米棒状难熔颗粒随机分布于烧结成型的钕铁硼合金主相晶粒之间。

可选的，如上任一所述的钕铁硼磁体，其中，所述钕铁硼磁体中，顺磁性纳米棒状难熔颗粒质量占比设置在0.1％-1.0％之间。

可选的，如上任一所述的钕铁硼磁体，其中，所述顺磁性纳米棒状难熔颗粒包括粒径范围在100nm-2μm之间的如下任一种粉末或如下任意粉末的混合物：金属Ti、金属Ti的氧化物、金属Si、金属Si的氧化物、金属Ta、含有金属Ta的合金、碳单质、陶瓷聚合物、硅酸盐类化合物、硼化系合金。

可选的，如上任一所述的钕铁硼磁体，其中，所述钕铁硼磁体中，组成钕铁硼合金主相晶粒的钕铁硼合金粉末颗粒粒径在1-6μm之间。

同时，为实现上述目的，本申请还提供一种同时提升磁体磁性能和力学性能的方法，用于制备钕铁硼磁体，其步骤包括：将顺磁性材料的颗粒研磨至2μm以下后进一步震荡分散处理，获得顺磁性纳米棒状难熔颗粒；熔炼钕铁硼合金液，在速凝阶段通过高压喷射的方式将所述顺磁性纳米棒状难熔颗粒均匀添加混合至钕铁硼合金液中；对混合合金液进行真空速凝处理获得合金速凝片，对合金速凝片进行破碎处理得到混合粉料；对混合粉料进行磁场取向压制成型、冷等静压处理，得到生胚；对生胚进行烧结及回火处理，得到钕铁硼磁体。

可选的，如上任一所述的方法，其中，所述顺磁性纳米棒状难熔颗粒具体按照以下步骤研磨震荡处理获得：将顺磁性材料的颗粒进行机械研磨获得粒径低于50μm的前驱颗粒；采用高能球磨将前驱颗粒粒径进一步研磨至2μm以下，然后将研磨获得的小粒径前驱颗粒置于真空容器中，采用周期性震荡超声波进行20-120min震荡分散处理，获得顺磁性纳米棒状难熔颗粒。