一种NdFeB纳米双相复合永磁材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种NdFeB纳米双相复合永磁材料及制备方法，该永磁材料的成分及含量用公式表示为FeaNdbBcMd，其中，M为选自Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种元素；a、b、c和d表示原子百分数，80≤a≤83，8≤b≤10，5≤c≤6.5，2≤d≤4，且a+b+c+d＝100，在制备方法中控制母合金熔体喷射到铜轮上的速度来调整冷却速度，由此控制NdFeB纳米双相复合永磁材料的结晶速度，使软磁相和硬磁相的均匀形核长大，获得较小的晶粒尺寸；优点是制备的NdFeB纳米双相复合永磁材料的内部微结构得到改善，其内部微结构接近微结构理想模型，软磁相和硬磁相之间的交换耦合作用得到增强，磁性能得到提升；并且制备方法不需要退火工艺处理，工艺简单且成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种永磁材料，尤其是涉及一种NdFeB纳米双相复合永磁材料及制备 方法。
技术介绍
NdFeB纳米双相复合永磁材料是基于有高饱和磁化强度的软磁相和具有高磁晶各 向异性场的稀士金属间化合物复合，硬磁相提供高矫顽力，软磁相提供高饱和磁化强度，从 而得到的一种具有高性能的双相复合永磁材料。 与传统的永磁材料相比，NdFeB纳米双相复合永磁材料具有以下特点：（1)稀土含 量低，目前已知的最佳性能永磁材料含至少25%的稀土金属，而双相纳米复合永磁材料则 含有较少的稀土金属，因而原材料成本低；（2)纳米双相复合永磁材料具有较大的潜在最 大磁能积值，理论值可达l〇〇〇kJ/m 3 ; (3)纳米双相复合永磁材料中，晶粒的大小与畴壁的厚 度相近，硬磁相和软磁相晶粒之间存在强烈的交换耦合作用，具有较高的矫顽力；(4)由于 稀土元素含量减少，具有较好的抗氧化性和耐腐蚀性；（5)含有较多的铁，能改善脆性和加 工性；(6)具有较好的温度稳定性；（7)由于含有大量的软磁性相，当外加反向磁场强度不 大时，只有软磁性相晶粒的磁化矢量磁化反转，其磁化过程几乎是可逆的。由此具有高的可 逆磁化率，低的不可逆磁化率。 NdFeB纳米双相复合永磁材料具有极大的发展潜力，在国内外得到了广泛的研究。 NdFeB纳米双相复合永磁材料的磁性能强烈依赖于其内部微结构，其内部微结构的理想模 型为：晶粒尺寸为10?20nm，晶粒形状规则均匀和硬磁相晶粒理想取向等。虽然目前已研 制了多种NdFeB纳米双相复合永磁材料，但是这些NdFeB纳米双相复合永磁材料的磁性能 远小于理论值，究其原因在于现有的NdFeB纳米双相复合永磁材料的微结构与理想模型相 差很远。 目前制备NdFeB纳米双相复合永磁材料的方法主要是熔体快淬法，该方法首先制 备母合金铸锭，然后采用喷铸工艺快淬出非晶带材，最后通过退火处理来实现非晶带材的 硬磁性能，得到NdFeB纳米双相复合永磁材料。由于晶粒的形核和生长对温度有很高的敏 感性，因而在对非晶带材退火过程中，软磁相的结晶温度要远低于硬磁相的结晶温度，从而 导致软磁相和硬磁相的不均匀形核长大，往往获得较大的晶粒尺寸，从而导致NdFeB纳米 双相复合永磁材料耦合作用的减弱和磁性能的降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种NdFeB纳米双相复合永磁材料，该 NdFeB纳米双相复合材料通过在原材料中添加选自Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种 元素或者多种元素，并控制这些元素的含量，由此改进NdFeB纳米双相复合永磁材料的内 部微结构，使其内部微结构接近微结构理想模型，磁性能得到提升。 本专利技术解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种NdFeB纳米双相复合永 磁材料，其成分及含量用公式表示为FeaNdbBeMd，其中，Μ为选自Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素 中的至少一种兀素或者多种兀素；a、b、c和d表不原子百分数，80 < a < 83,8 < b < 10， 5 彡 c 彡 6·5,2 彡 d 彡 4,且 a+b+c+d = 100。 制、？6、8、(：〇、恥、11、21'和（：11元素的纯度均不低于99.9%(重量百分比）。 与现有技术相比，本专利技术的NdFeB纳米双相复合永磁材料优点在于通过在原材料 中添加选自Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种元素，并控制这些元素的含 量，这些元素与其他原材料结合反应生成NdFeB纳米双相复合永磁材料，改进NdFeB纳米双 相复合永磁材料的内部微结构，使其内部微结构接近微结构理想模型，磁性能得到提升； 当制46、8、(：〇、恥、11、21'和（：11元素的纯度均不低于99.9%(重量百分比）时， 在熔体快淬过程中，有利于抑制异质形核，控制晶粒快速长大，形成均匀细小的软磁相和硬 磁相晶粒。 本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种NdFeB纳米双相复合永磁材料的制 备方法，该NdFeB纳米双相复合材料的制备方法通过配置原材料，在原材料中添加特定含 量范围的选自Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种元素，同时控制母合金 熔体喷射到铜轮上的速度来调整冷却速度，由此控制NdFeB纳米双相复合永磁材料的结晶 速度，使制备的NdFeB纳米双相复合永磁材料的内部微结构得到改善，其内部微结构接近 微结构理想模型，磁性能得到提升；本专利技术的制备方法不需要退火工艺处理，工艺简单且成 本较低。 本专利技术解决上述技术问题之二所采用的技术方案为：一种NdFeB纳米双相复合永 磁材料的制备方法，包括如下步骤： ①配比原材料：将元素 Fe、Nd、B和Μ按照FeaNdbBeMd配比，其中，Μ为选自Co、 Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种元素；a、b、c和d表示原子百分数， 80 彡 a 彡 83,8 彡 b 彡 10,5 彡 c 彡 6.5,2 彡 d 彡 4,且 a+b+c+d = 100 ; ②制备母合金铸锭：将原材料放入电弧炉中，在钛吸附的氩气气氛下熔炼4次以 上，混合均匀，冷却后得到母合金铸锭； ③喷铸：使用金属熔体快淬的方法，将步骤②制得的母合金铸锭重新熔化，得到 母合金熔体；将母合金熔体喷射到转速为24?26m/s左右的铜轮上，得到宽为l-2mm，厚 25-30 μ m的快淬合金带材，该快淬合金带材为NdFeB纳米双相复合永磁材料。 制、？6、8、(：〇、恥、11、21'和（：11元素的纯度均不低于99.9%(重量百分比）。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过在原材料中添加特定含量范围的选自 Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种元素，同时控制母合金熔体喷射到铜轮 上的速度来调整冷却速度，由此控制NdFeB纳米双相复合永磁材料的结晶速度，使软磁相 和硬磁相的均匀形核长大，获得较小的晶粒尺寸，使制备的NdFeB纳米双相复合永磁材料 的内部微结构得到改善，其内部微结构接近微结构理想模型，软磁相和硬磁相之间的交换 耦合作用得到增强，磁性能得到提升；并且本专利技术的制备方法不需要退火工艺处理，工艺简 单且成本较低； 当制46、8、(：〇、恥、11、21'和(：11元素的纯度均不低于99.9%(重量百分比）时， 在熔体快淬过程中，有利于抑制异质形核，控制晶粒快速长大，形成均匀细小的软磁相和硬 磁相晶粒。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例一制备的FeJdiACc^Nbi快淬合金带材的磁滞回线图 (VSM)； 图2为本专利技术实施例一制备的F^NcUBfc^%快淬合金带材的X射线衍射图 (XRD)； 图3为本专利技术实施例一制备的FeJdiACc^Nbi快淬合金带材的透射电镜图 (TEM)； 图4为本专利技术实施例一制备的Ρθ81Ν(11(ιΒ 6(：ο2%快淬合金带材的洛伦兹透射电镜晶 粒分布图（LTEM); 图5为本专利技术实施例一制备的Ρθ81Ν(11(ιΒ 6(：〇2%快淬合金带材的洛伦兹电镜磁畴结 构分布图； 图6为本专利技术实施例一制备的FeuNdACc^Nbi快淬合金带材的电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NdFeB纳米双相复合永磁材料，其特征在于其成分及含量用公式表示为FeaNdbBcMd，其中，M为选自Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种元素；a、b、c和d表示原子百分数，80≤a≤83，8≤b≤10，5≤c≤6.5，2≤d≤4，且a+b+c+d＝100。

【技术特征摘要】
1. 一种NdFeB纳米双相复合永磁材料，其特征在于其成分及含量用公式表示为 FeaNdbBeMd，其中，Μ为选自Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种元素；a、b、 c和d表示原子百分数，80彡a彡83,8彡b彡10,5彡c彡6. 5,2彡d彡4,且a+b+c+d = 100。2. 根据权利要求1所述的一种NdFeB纳米双相复合永磁材料，其特征在于Nd、Fe、B、 Co、Nb、Ti、Zr和Cu元素的纯度均不低于99. 9wt% (重量百分比）。3. -种权利要求1所述的NdFeB纳米双相复合永磁材料的制备方法，其特征在于包括 如下步骤： ① 配比原材料：将元素 Fe、Nd、B和Μ按照FeaNdbBeMd配比，其中，Μ为选自Co、Nb、Ti、 Zr和Cu元素中的至少一种元素或者多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍军涛，丁勇，周伟飞，常春涛，徐文正，
申请(专利权)人：宁波韵升股份有限公司，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波韵升粘结磁体有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33