一种高韧性烧结钕铁硼辐射环及制备方法技术

本发明专利技术属于永磁材料技术领域，具体涉及一种高韧性烧结钕铁硼辐射环及制备方法。本发明专利技术的高韧性烧结钕铁硼辐射环，其特征在于，该辐射环磁体中添加了增韧粉，增韧粉占主合金粉重量的0.2‑5％，增韧粉的平均粒径2‑5微米，该增韧粉的通式是RExCu1‑x，RE是Pr，Nd，Dy的一种或多种元素，50≤x≤85。本发明专利技术方法制备的烧结钕铁硼辐射环既具有优异的磁特性，又有较好的断裂韧性，使得烧结钕铁硼辐射环的抗断裂能力得到增强，而且本发明专利技术的方法操作简单，生产效率高，采用该方法制备的适合批量生产。

A high toughness sintered Nd-Fe-B radiation ring and its preparation method

The invention belongs to the technical field of permanent magnetic materials, in particular to a high toughness sintered NdFeB radiation ring and a preparation method thereof. The high toughness sintered NdFeB radiation ring of the invention is characterized by adding toughening powder to the radiation ring magnet, which accounts for 0.2_5% of the weight of the main alloy powder, and the average particle size of the toughening powder is 2_5 micron. The general formula of the toughening powder is RExCu1_x, RE is one or more elements of Pr, Nd and Dy, 50 < x < 85. The sintered Nd-Fe-B radiation ring prepared by the method of the invention has excellent magnetic properties and good fracture toughness, which enhances the anti-fracture ability of the sintered Nd-Fe-B radiation ring, and the method of the invention has simple operation and high production efficiency, and is suitable for batch production.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性烧结钕铁硼辐射环及制备方法
本专利技术属于永磁材料
，具体涉及一种高韧性烧结钕铁硼辐射环及制备方法。
技术介绍
随着新能源汽车，风力发电，人工智能等新兴领域的迅速兴起与发展，稀土永磁电机也得到了快速发展，相应的对电机核心部件转子的要求也越高。在永磁电机中，转子磁体的磁场和定子绕组产生的磁场相互作用产生转矩，推动电机转动，需要大量的烧结钕铁硼辐射环磁体。烧结钕铁硼辐射环目前存在容易开裂的问题，韧性低，加工性能差。一是由于钕铁硼是脆性材料，四方相晶体结构复杂，滑移系少，变形性能差，力学试样断裂之前最大变形量少于1mm。二是钕铁硼具有磁晶各向异性，在磁体制备过程中经外磁场取向，使其易磁化c轴沿取向方向排列，这导致当磁体受拉应力与密排面垂直时，有部分解理断裂出现，力学强度较低。三是烧结钕铁硼辐射环沿径向和轴向具有不同的热膨胀系数，在降温过程中由于圆环的封闭性，热膨胀使得轴向和径向产生非自由的应变；周向应力在降温过程中的大量积累超过烧结体断裂强度时，则导致碎裂。当前改善开裂的方法中专利申请文件(公开号：CN204686013U)公开了一种改善环形钕铁硼烧结变形和裂纹的烧舟，其目的是提供一种使钕铁硼烧结体受热更均匀的烧舟，有助于烧结体的均匀受热和均匀收缩，最终降低烧结的变形和开裂问题。但是其烧结出来的辐射环没有改善力学性能及加工性能，而且增加制造烧结钕铁硼辐射环的成本，工业化生产困难。因此需要针对上述技术方案的不足，专利技术一种力学性能及加工性能具有明显改善的烧结钕铁硼辐射环，使该辐射环具有不易开裂、韧性高，加工性能好的特点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，改善烧结出来的辐射环的力学性能及加工性能，提供一种烧结钕铁硼辐射环增韧的方法，使其制备出的烧结钕铁硼辐射环断裂强度和断裂韧性明显改善；二是优化制备工艺，精确控制烧结，使得合金的微观组织细化，从而使得合金的韧性增强，提高加工性。本专利技术的一种高韧性烧结钕铁硼辐射环，其最大的改进是，在该辐射环磁体中添加了增韧粉，增韧粉占主合金粉重量的0.2-5％，增韧粉的平均粒径2-5μm，该增韧粉的通式是RExCu1-x，RE是Pr，Nd，Dy的一种或多种元素，50≤x≤85。具体的，本专利技术所提供的一种高韧性烧结钕铁硼辐射环，该辐射环磁体的主合金粉由以下述重量百分比的组分制成：PrNd：28～31％，B：2～3％，Al：0.005～1％，Ga：0.001～0.08％，Nb：0.08～0.16％，Co：0.08～0.16％，Zr：0.05～0.5％，余量为Fe；磁体中还包括增韧粉，增韧粉占主合金粉重量的0.2-5％，增韧粉的平均粒径2-5μm，该增韧粉的通式是RExCu1-x，RE是Pr，Nd，Dy的一种或多种元素，50≤x≤85。上述的一种高韧性烧结钕铁硼辐射环的制备方法，包括以下步骤：(1)称取PrNd、B、Fe、Al、Ga、Nb、Co和Zr原料，采用速凝工艺熔炼浇铸，制得速凝铸片；(2)将在(1)所得的速凝铸片在室温下饱和吸氢，并脱氢制氢爆粉，氢爆粉经气流磨制成粒度2-5μm的主合金粉末；在主合金粉末中添加增韧粉RExCu1-x获得磁粉，并混合均匀；(3)将混合均匀磁粉在2T的磁场中辐向取向压制，等静压后制得辐射环毛坯；(4)将辐射环毛坯真空烧结，然后空冷；采用二级回火工艺处理，然后自然冷却至室温。优选的，(1)中称取PrNd、B、Fe、Al、Ga、Nb、Co和Zr原料，采用速凝工艺，熔炼浇铸温度1420-1470℃，铜辊转速1-4m/s，通过真空熔炼速凝炉，制得速凝铸片，厚度0.25～0.4mm。步骤(2)中，将(1)所得的速凝铸片在室温下饱和吸氢，并于500～600℃下脱氢制氢爆粉，氢爆粉经气流磨制成粒度2-5μm的主合金粉末；主合金粉末按0.2-5wt％比例混合添加平均粒径2-5微米RExCu1-x粉，磁粉混合均匀。(3)中辐射环毛坯密度为4.8-5.5g/cm3。(4)中将辐射环毛坯在1040～1080℃真空烧结120～300min，然后空冷；采用二级回火工艺，一级回火温度为850～950℃，保温60～240min，二级回火温度480～600℃，保温120～240min，然后自然冷却至室温。更优选的，上述的一种高韧性烧结钕铁硼辐射环的制备方法，包括以下的步骤：(1)称取PrNd、B、Fe、Al、Ga、Nb、Co和Zr原料，采用速凝工艺，熔炼浇铸温度1420-1470℃，铜辊转速1-4m/s，通过真空熔炼速凝炉，制得速凝铸片，厚度0.25～0.4mm；(2)将在(1)所得的速凝铸片在室温下饱和吸氢，并在500～600℃下脱氢制氢爆粉，氢爆粉经气流磨制成粒度2-5μm的主合金粉末；主合金粉末按0.2-5wt％比例混合添加平均粒径2-5微米RExCu1-x粉，磁粉混合均匀；(3)将混合均匀磁粉在2T的磁场中辐向取向压制，等静压后制得密度4.8-5.5g/cm3的辐射环毛坯；(4)将辐射环毛坯在1040～1080℃真空烧结120～300min，然后空冷；采用二级回火工艺，一级回火温度为850～950℃，保温60～240min，二级回火温度480～600℃，保温120～240min，然后自然冷却至室温。在本专利技术钕铁硼磁体中，以PrNd合金、B和Fe、Cu为主要原料，得到更高综合性能的NdFeB磁体，主合金粉与增韧RExCu1-x粉混合，RExCu1-x大部分进入晶界相，晶粒的边界起到很好的润湿作用，Cu在晶粒的边界会形成新富钕相，使得晶界相具有更好的磁去耦效应，有效提高NdFeB磁体的矫顽力，强化晶界强度和韧性，最终改善NdFeB磁体的断裂强度、抗冲击韧性等力学性能，减少烧结钕铁硼辐射环开裂。本专利技术的有益效果在于，采用本专利技术的制备方法获得的永磁材料，在烧结辐向取向钕铁硼永磁环具有毛坯变形及开裂率小、辐向磁取向度高、表面磁通密度均匀性好等优点；而且本专利技术的方法操作简单、生产效率高，采用该方法制备的适合批量生产。具体实施方式实施例1一种高韧性的烧结钕铁硼辐射环的制备方法，包括如下步骤：(1)按以下重量百分比称取原料：PrNd：31％，B：2.5％，Al：0.4％，Ga：0.04％，Nb：0.1％，Co：0.12％，Zr：0.2％，余量为Fe；采用速凝工艺，炼浇铸温度1430℃，铜辊转速1.3m/s，通过真空熔炼速凝炉，制得厚度0.3mm左右的速凝铸片；(2)将(1)中所得的速凝铸片在室温下饱和吸氢，并在580℃下脱氢制氢爆粉，氢爆粉经气流磨制成粒度3μm左右的主合金粉末；(3)将主合金粉末在2T的磁场中辐向取向压制，等静压后制得密度5.0g/cm3的辐射环毛坯；(4)将辐射环毛坯在1060℃真空烧结120min，然后冷却；采用二级回火工艺，一级回火温度为900℃，保温120min，二级回火温度550℃，保温240min，然后自然冷却至室温，获得成品辐射环。实施例2一种高韧性的烧结钕铁硼辐射环的制备方法，包括如下步骤：(1)按以下重量百分比称取原料：PrNd：31％，B：2.5％，Al：0.4％，Ga：0.04％，Nb：0.1％，Co：0.12％，Zr：0.2％，余量为Fe；采用速凝工艺，炼浇铸温度1430℃，铜辊转速1.3m/s，通过真空熔炼速凝炉，制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高韧性烧结钕铁硼辐射环，其特征在于，该辐射环磁体中添加了增韧粉，增韧粉占主合金粉重量的0.2‑5％，增韧粉的平均粒径2‑5μm，该增韧粉的通式是RExCu1‑x，RE是Pr，Nd，Dy的一种或多种元素，50≤x≤85。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性烧结钕铁硼辐射环，其特征在于，该辐射环磁体中添加了增韧粉，增韧粉占主合金粉重量的0.2-5％，增韧粉的平均粒径2-5μm，该增韧粉的通式是RExCu1-x，RE是Pr，Nd，Dy的一种或多种元素，50≤x≤85。2.如权利要求1所述的一种高韧性烧结钕铁硼辐射环，其特征在于，该辐射环磁体的主合金粉由以下述重量百分比的组分制成：PrNd：28～31％，B：2～3％，Al：0.005～1％，Ga：0.001～0.08％，Nb：0.08～0.16％，Co：0.08～0.16％，Zr：0.05～0.5％，余量为Fe；磁体中还包括增韧粉，增韧粉占主合金粉重量的0.2-5％，增韧粉的平均粒径2-5μm，该增韧粉的通式是RExCu1-x，RE是Pr，Nd，Dy的一种或多种元素，50≤x≤85。3.如权利要求1-2中任一项所述的一种高韧性烧结钕铁硼辐射环的制备方法，包括以下步骤：(1)称取PrNd、B、Fe、Al、Ga、Nb、Co和Zr原料，采用速凝工艺熔炼浇铸，制得速凝铸片；(2)将在(1)所得的速凝铸片在室温下饱和吸氢，并脱氢制氢爆粉，氢爆粉经气流磨制成粒度2-5μm的主合金粉末；在主合金粉末中添加增韧粉RExCu1-x获得磁粉，并混合均匀；(3)将混合均匀磁粉在2T的磁场中辐向取向压制，等静压后制得辐射环毛坯；(4)将辐射环毛坯真空烧结，然后空冷；采用二级回火工艺处理，然后自然冷却至室温。4.如权利要求3所述的一种高韧性烧结钕铁硼辐射环的制备方法，其特征在于，(1)中称取PrNd、B、Fe、Al、Ga、Nb、Co和Zr原料，采用速凝工艺，熔炼浇铸温度1420-1470℃，铜辊转速1-4m/s，通过真空熔炼速凝炉，制得速凝铸片，厚度0.25～0.4mm。5.如权利要求3所述的一种高...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟震晨，谢伟诚，钟明龙，刘仁辉，周头军，潘为茂，曾亮亮，黄祥云，李家节，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36