一种具有各向异性的稀土永磁材料及其制备方法与流程

1.本发明属于稀土永磁材料领域，特别提供一种具有各向异性的稀土永磁材料及其制备方法。


背景技术：

2.目前，各向异性sm2co
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基烧结磁体磁体多通过传统的粉末冶金方法制备，烧结温度超过1200℃，烧结时间较长(1-3h)，而长时间的高温烧结既不利于获得良好的微观组织结构，也增加了能耗，且后续还需时效和慢冷等热处理工艺。
3.传统的sm2co
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磁体具有如下不足：磁体的抗腐蚀性以及力学性能较差，限制了磁体在一些特殊环境的应用；晶粒尺寸较大，矫顽力没有发挥到最佳值；另外，传统粉末冶金方法的制备工艺繁琐、生产周期长，导致sm2co
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永磁体产品一致性较差，因此，改进优化sm2co
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基磁体的制备方法具有重要意义。如何在降低烧结温度、缩短烧结时间、降低能耗的同时，制备出晶粒细小，组织均匀且具有各向异性的块体材料是此类材料的发展方向。


技术实现要素：

4.为了获得晶粒细小且具有各向异性的sm2co
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基稀土永磁材料，同时优化此种材料的制备工艺，本发明提供了一种具有各向异性的稀土永磁材料及其制备方法。
5.本发明技术方案如下：
6.一种具有各向异性的稀土永磁材料的制备方法，其特征在于：所述稀土永磁材料成分及含量用公式表示为：sm
x
co
100-x-y-z
hf
ymz
，其中，m为zr、fe、cu元素中的一种或多种，x、y和z表示质量百分数，20《x《28，0《y≤2，0《z《30；
7.将sm
x
co
100-x-y-z
hf
ymz
磁粉通过放电等离子烧结技术进行热压热变形，制备得到具有各向异性的稀土永磁材料；
8.放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为800～1000℃，烧结压力为20～80mpa，烧结时间为0.5～20min；制备所得热压磁体内部晶粒尺寸为0.5-2μm，存在典型的孪晶结构，孪晶结构尺寸在5-8nm之间。
9.以放电等离子烧结制得的热压磁体为前驱体进行热变形，热变形前及整个热变形过程真空度小于10pa，热变形温度为800～1000℃，保温时间为3～15min，热变形压力为350～500mpa，保压时间为1～10min，变形量≥70％。
10.作为优选的技术方案：
11.所述放电等离子烧结的烧结温度为950℃，烧结压力为50mpa，烧结时间为5min。
12.所述热变形温度为800℃、压力350mpa、保温时间5min，保压时间1min的条件下，磁体变形量为70％。
13.采用以上优选方案，可进一步提高磁体的剩磁和磁能积。
14.本发明可通过熔体快淬的方式制备得到快淬合金带材，在气氛保护下将合金带破碎成粉末，用于进行放电等离子烧结。
15.采用本发明所述方法制备所得热变形磁体内部含有密排六方结构的2:17h相，且随着变形量的增加，2:17h相的特征峰(203)衍射峰明显增强；磁体内部晶粒尺寸细小，仅为3-5μm，呈扁平状，具有各向异性。
16.本发明所述双主相结构的纳米晶稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
17.①
、将元素sm、co、hf、m按照sm
x
co
100-x-y-z
hf
ymz
配比，将配好的原材料放入电弧炉中，在氩气气氛下进行熔炼得到母合金铸锭；去除合金铸锭氧化层，并通过熔体快淬的方式以40m/s的速度制备得到快淬合金带材，在气氛保护下将合金带破碎成粉末；
18.②
、将sm
x
co
100-x-y-z
hf
ymz
粉末倒入石墨模具中，通过放电等离子烧结设备制成热压磁体，放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为800～1000℃，烧结压力为20～80mpa，烧结时间为0.5～20min；
19.③
、以放电等离子烧结制得的热压磁体为前驱体进行热变形，热变形前及整个热变形过程真空度小于10pa，热变形温度为800～1000℃，保温时间为3～15min，热变形压力为350～500mpa，保压时间为1～10min，变形量达70％以上；
20.一般而言，各向异性sm2co
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磁体只能通过传统粉末冶金技术获得，本发明采用放电等离子烧结技术，通过热压热变形技术制备得到了具有各向异性的sm2co
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基稀土永磁材料。本发明改善了sm2co
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永磁体的微观结构，磁体致密度高，耐腐蚀性能强。此外，本发明还具有烧结时间短，工艺流程简单的特点。
附图说明
21.图1为实施例1各向异性稀土永磁体的扫描电镜图。
22.图2为实施例1各向异性稀土永磁体的x射线衍射图谱。
具体实施方式
23.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明不限于这些实施例，以下实施例只为说明目的，不应当被用来限制本发明以及权利要求的范围。
24.实施例1
25.将元素sm、co、fe、cu、zr、hf按照sm
24.6
co
50
fe
17.4
cu
5.7
zr
1.8
hf
0.5
配比，将配好的原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气气氛下进行熔炼得到母合金铸锭，通过甩带机制备得到快淬合金带材，其中辊速为40m/s，在氩气保护下将合金带破碎成粉末。
26.将粉末倒入石墨模具中，通过放电等离子烧结设备快速烧结制得热压磁体。烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为950℃，烧结压力为50mpa，烧结时间为5min；以烧结得到的热压磁体为前驱体进行热变形，放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，热变形温度为800℃，保温时间为5min，热变形压力为350mpa，保压时间为1min。
27.磁体变形量为70％，磁体剩磁为0.55t，磁能积为19kj/m3，如图1所示，磁体内部晶粒呈扁平状，平均尺寸为3.2μm，具有各向异性。磁体内部含有密排六方结构的2:17h相，且随着变形量的增加，2:17h相的特征峰(203)衍射峰明显增强；磁体中形成了《00l》织构，具有各向异性。
28.对比例1
29.将元素sm、co、fe、cu、zr、hf按照sm
24.6
co
50
fe
17.4
cu
5.7
zr
1.8
hf
0.5
配比，将配好的原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气气氛下进行熔炼得到母合金铸锭，通过甩带机制备得到快淬合金带材，其中辊速为40m/s，在氩气保护下将合金带破碎成粉末。将粉末倒入石墨模具中，通过放电等离子烧结设备快速烧结制得热压磁体。烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为950℃，烧结压力为50mpa，烧结时间为5min。
30.未进行热变形前，磁体剩磁仅为0.39t，磁能积为12kj/m3，内部晶粒呈等轴晶形状，为各向同性。
31.对比例2
32.将元素sm、co、fe、cu、zr、hf按照sm
24.6
co
50
fe
17.4
cu
5.7
zr
1.8
hf
0.5
配比，将配好的原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气气氛下进行熔炼得到母合金铸锭，通过甩带机制备得到快淬合金带材，其中辊速为40m/s，在氩气保护下将合金带破碎成粉末。
33.将粉末倒入石墨模具中，通过放电等离子烧结设备快速烧结制得热压磁体。烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为950℃，烧结压力为50mpa，烧结时间为5min；以烧结得到的热压磁体为前驱体进行热变形，放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，热变形温度为800℃，保温时间为5min，热变形压力为400mpa，保压时间为1min。
34.磁体变形量为75％，磁体剩磁为0.50t，磁能积为13kj/m3，磁体内部晶粒呈扁平状，内部含有密排六方结构的2:17h相，特征峰(203)衍射峰明显存在；磁体中形成了《00l》织构，具有各向异性。
35.实施例2
36.将元素sm、co、fe、cu、zr、hf按照sm
26.5
co
47
fe
16.6
cu
6.9
zr2hf1配比，将配好的原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气气氛下进行熔炼得到母合金铸锭，通过甩带机制备得到快淬合金带材，其中辊速为40m/s，在氩气保护下将合金带破碎成粉末。
37.将粉末倒入石墨模具中，通过放电等离子烧结设备快速烧结制得热压磁体。烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为900℃，烧结压力为80mpa，烧结时间为15min；以热压磁体为前驱体进行热变形，放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，热变形温度为850℃，保温时间为2min，热变形压力为400mpa，保压时间为2min。
38.磁体变形量为85％，磁体剩磁为0.48t，磁能积为12kj/m3，磁体内部晶粒呈扁平状，平均尺寸为4.3μm，具有各向异性。
39.实施例3
40.将元素sm、co、fe、cu、zr、hf按照sm
28
co
42.6
fe
20.4
cu6zr1hf2配比，将配好的原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气气氛下进行熔炼得到母合金铸锭，通过甩带机制备得到快淬合金带材，其中辊速为40m/s，在氩气保护下将合金带破碎成粉末。
41.将粉末倒入石墨模具中，通过放电等离子烧结设备快速烧结制得热压磁体。烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为850℃，烧结压力为40mpa，烧结时间为10min；以热压磁体为前驱体进行热变形，放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，热变形温度为780℃，保温时间为6min，热变形压力为450mpa，保压时间为3min。
42.磁体变形量为91％，磁体内部晶粒呈扁平状，平均尺寸为3.0μm，具有各向异性。
43.实施例4
44.将元素sm、co、fe、cu、zr、hf按照sm
23
co
47
fe
19
cu8zr
2.9
hf
0.1
配比，将配好的原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气气氛下进行熔炼得到母合金铸锭，通过甩带机制备得到快淬合金带材，其中辊速为40m/s，在氩气保护下将合金带破碎成粉末。
45.将粉末倒入石墨模具中，通过放电等离子烧结设备快速烧结制得热压磁体。烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，烧结温度为980℃，烧结压力为50mpa，烧结时间为6min；以热压磁体为前驱体进行热变形，放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10pa，热变形温度为860℃，保温时间为5min，热变形压力为500mpa，保压时间为2min。
46.磁体变形量为81％，磁体内部晶粒呈扁平状，平均尺寸为4.5μm，具有各向异性。
47.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。