[发明专利]一种高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种高致密细晶烧结钕铁硼磁体的制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼永磁材料自1983年的发明之初，就以其极高的理论磁能积受到世界瞩目，虽然目前该材料的制备技术已经较为成熟，工业化生产也实现了20多年，但尚有一些关键技术有待突破，且我国的生产技术与国外相比还有一定差距。在2003年以前，对烧结钕铁硼永磁材料研究的主要目标是提高其磁能积，而2003年以后则主要集中在提高材料的矫顽力和工作温度方面。因此，开发高磁性能的钕铁硼磁体对促进产业的发展具有重要意义。

烧结NdFeB永磁材料是用粉末冶金法生产的，它包括单合金法和双合金法两种。单合金法是冶炼一种合金。双合金法是冶炼两种合金，一种是主合金，另一种是辅合金，或称晶界合金（相）。

为了获得较高的磁性能，烧结钕铁硼永磁合金应具有尽可能多的Nd₂Fe₁₄B相，且晶粒细小、均匀；富钕相应较少、分布均匀，呈薄膜状包围Nd₂Fe₁₄B晶粒。同时要求高取向度、高致密度、低氧含量。

根据铁磁学的理论，多晶取向复相永磁材料的剩磁由下式决定：B_r=A(1-β)式中A为正相畴体积分数；β为非磁性相的体积分数；(1-β)为Nd₂Fe₁₄B主相的体积分数；d为磁体的实际密度；d_o为磁体的理论密度；为Nd₂Fe₁₄B晶粒c轴沿取向轴方向的取向度；J_S为Nd₂Fe₁₄B化合物单晶体饱和磁极化强度。从式中不难看出，Nd₂Fe₁₄B剩磁与致密度成正比。

烧结钕铁硼永磁体的矫顽力H_cj表达式为：Hcj=HN=2K1μ0MsαexαφαK1-NeffMs,]]>其中K₁是Nd₂Fe₁₄B主相的磁晶各向异性常数；Ms是Nd₂Fe₁₄B主相的饱和磁化强度；μ₀是真空磁导率；是理想结构的Nd₂Fe₁₄B主相的形核场；α_ex是Nd₂Fe₁₄B主相晶粒边界不存在薄层富Nd相时，两相邻晶粒之间存在交换耦合作用系数；α_K1是Nd₂Fe₁₄B主相晶粒内部或晶粒外层存在低K₁区域时，引起烧结磁体矫顽力降低的系数。通过调控晶粒边界，消除低K₁区域，可大幅度的提高烧结钕铁硼永磁体的矫顽力；α_Φ是Nd₂Fe₁₄B主相晶粒c轴取向程度引起矫顽力降低的系数。N_eff是与Nd₂Fe₁₄B主相晶粒外形与晶粒平均尺寸相关的散磁场因子。当Nd₂Fe₁₄B主相为规则的球形或多角形，并且晶粒平均尺寸变小时，N_eff降低，从而使烧结钕铁硼的矫顽力提高。当晶粒外形不规则，存在尖锐棱角时，或平均晶粒尺寸增加时，N_eff增加，从而导致磁体矫顽力降低。细晶粒尺寸的N_eff仅2π，而大晶粒的N_eff可增至4π。细晶粒磁体与大晶粒磁体的H_cj差别可达到2倍，说明细化晶粒尺寸已成为提高烧结钕铁硼永磁体H_cj的重要途径。