一种激光增材快速成型烧结热等静压制备稀土永磁体的方法，属于材料技术领域，按以下步骤进行：（1）准备Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉；（2）在3D打印设备的控制计算机上编制好程序；（3）将基板安装到工作台上，并调节激光功率，控制光斑大小；（4）用高压氮气或氩气将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉吹入送料管道中，调节输送量；（5）将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉喷到基板上，通过电磁铁施加磁场，将激光辐照到基板上的Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉上；按程序依次扫描烧结，获得磁体粗坯；（6）将磁体粗坯进行热等静压烧结。本发明专利技术的方法获得的产品可经过抛光后去掉粗糙表面和氧化皮等表面缺陷后，可直接使用，无需切片、打磨、线切割等后加工工序。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料
，特别涉及一种。
技术介绍
随着现代科学技术与信息产业向集成化、小型化、超小型化、轻量化、智能化的方向发展，具有超高磁能密度的烧结稀土永磁材料逐渐在这些领域中占有越来越重要的地位，它有力地促进了现代科学技术与信息产业地发展，为新型产业的出现提供了新材料的保证。烧结稀土( RE-Fe-B )永磁材料主要指Nd/Pr/Dy-Fe-B材料。目前烧结稀土( RE-Fe-B )永磁材料应用领域主要有电子信息、汽车工业、医疗设备、能源交通、工业节电能源电机、节能环保家电和绿色能源风力发电等新领域。此外，正在发展的磁悬浮列车和自动化高速铁路也需要大量高性能永磁材料。 目前烧结稀土永磁体采用传统的粉末冶金的方法，使用球磨或者气流磨制备磁粉，通过磁场成型压制成方块或圆柱等形状的粗坯，然后经等静压，再真空烧结、时效等工艺制备成烧结磁体粗坯。烧结的粗坯通常是方块状和圆柱状，根据成品要求需要对这些磁体进行后加工，切片、磨圆、打孔、磨弧形等等，后期加工过程会浪费大量的材料，造成磁体成材率很低，这也是稀土永磁材料价格居高不下的一个主要原因，另外也造成稀土资源大量浪费；如何简化制备工序，并且根据成品要求设计粗坯尺寸和形状是制备烧结Nd-Fe-B磁体的新方向。
技术实现思路
针对现有烧结稀土(RE-Fe-B)永磁材料在制备方法上存在的上述问题，本专利技术提供一种，利用激光快速成型烧结稀土(RE)磁粉的方法(激光3D打印技术)，再进行热等静压，最大限度的节省原材料，缩短工序时间，防止晶粒长大获得较好的磁性能。 本专利技术的按以下步骤进行: 1、准备粒度在3?200μ m的Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉作为原料；2、根据产品形状、尺寸和磁体取向要求，在3D打印设备的控制计算机上编制好程序，通过输入产品的各种尺寸数据，获得产品的3D模型；3、将基板安装到3D打印设备的数控机床的工作台上，打开3D打印设备的激光辐照开关，并调节激光功率，控制光斑大小；4、将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉放入3D打印设备的储粉罐内，打开送粉开关，利用高压氮气或氩气将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉吹入送料管道中，通过调节气体的压力控制Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉的输送量； 5、通过3D打印设备的喷嘴将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉喷到基板上，此时基板通过电磁铁施加垂直于基板的强度为0.5?2T的磁场，Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉喷射到基板上会立即取向排列；在喷Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉的同时，通过激光头将激光辐照到基板上的Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉上，Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉被加热形成熔池，使被辐照位置上光斑大小的微粉区域烧结；在一个位置烧结完成后，喷嘴和激光头在X轴方向移动到下一位置重复上述步骤，通过逐点扫描在X轴方向获得一条烧结线；随后激光头和喷嘴依据计算机程序沿Y轴移动设定距离，再沿X轴方向线按上述方式获得下一条烧结线，这样在X、Y方向扫描烧结出的第一层切面；然后喷嘴和激光头沿Z轴上升到设定距离重复上述步骤，扫描烧结出的第二层切面，依次按上述方式扫描烧结，最终获得三维烧结体作为磁体粗坯；6、将磁体粗坯放入热等静压机中进行热等静压，温度为80(Tl20(rC，压力为5(Γ200MPa,时间为5?180min，氮气或氩气作为等静压介质；等静压完成后获得RE-Fe-B稀土永磁体。 上述的Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉的制备方法为:将Nd/Pr/Dy-Fe-B粗粉放入球磨机或气流磨中，磨细制备成Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉；所述的Nd/Pr/Dy-Fe-B粗粉的成分按重量百分比含Nd 15?37%，Pr 0?10%，Dy 0?7%，B 0.7?1%，余量为Fe ;粒度在0.1?3mm。 上述方法中，Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉的输送量按送粉速率5?25g/min。 上述方法中，将激光辐照到基板上的Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉上时，激光功率在80(Tl500W，扫描速度50?600 mm/min，搭接率10?50%，光斑直径在0.1?2mm。 上述的磁体粗坯的相对密度在80?85%。 上述方法获得的RE-Fe-B稀土永磁体的取向度在98%以上，相对密度90、7%。 本专利技术方法具有以下特点:1、可根据产品性状，设计、打印出相应的烧结磁体粗坯，最大限度的节省原材料、缩短制备工艺，节约成本；2、通过氮气或氩气将3?200μ m范围内的Nd/Pr/Dy-Fe-B合金微粉吹送到烧结区域，在外加磁场的控制使磁粉取向，并利用计算机程序控制喷嘴的行程，解决输送Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉问题；3、通过激光对烧结区域的磁粉进行烧结，喷嘴按照计算机程序设定行走，并每走个区域进行激光逐点烧结，先烧结出第一层，然后再烧结下一层，这样往复运动最终堆垛成事先设计好的形状；4、烧结过程中控制激光功率，防止过烧或烧结不充分的问题；5、获得激光打印粗坯后，通过热等静压进一步提高磁体的密度，改善磁性能的问题；6、全部过程在氮气保护或氩气保护下的环境内进行；在激光打印的基板上，通过电磁铁施加垂直基板的磁场(0.5-2T),微粉喷射到基板上会立即取向排列；由于磁粉是良好的磁性材料，具有非常好的导磁性，因此每层之间的磁场损失不大，每层磁粉都可以得到很好的取向。 本专利技术的方法经过等静压后产品的由疏松的组织结构变成紧密的组织结构，整体尺寸变小，进一步提高粗坯的密度，提高产品性能；打印的Nd/Pr/Dy-Fe-B磁体可根据产品的形状，事先设计打印体形状和尺寸，经过热等静压后，得到接近产品尺寸的烧结磁体；获得的产品可经过抛光后去掉粗糙表面和氧化皮等表面缺陷后，可直接使用，无需切片、打磨、线切割等后加工工序，可以大大节省产品的工序，缩短制造周期。 本专利技术的优点是十分显著的:(1)传统方法工序复杂，工序周期长；而使用本方法可以去掉后加工的各道工序，大大缩短生产周期；(2)传统方法一般烧结出方块、圆形粗坯，然后通过切片、打孔、磨削等等后加工制备出成品，在加工过程会损失大量的原材料，成材率低；本方法根据成品形状，设计计算机程序，利用3D打印技术和热等静压技术相结合，依据成品形状打印出磁体，可以最大限度的节约原材料；(3)打印制备出粗坯后，由于是粉末烧结，因此粗坯的密度还不高，尚有很多空气等缺陷，经过无套热等静压后，获得高密度的磁体，得到高性能磁体；(4)激光烧结是一种全新的烧结方法，快速短时，可以防止晶粒长大获得较好的磁性能，并且可以大大简化工序、节约时间和成本。因此该方法有可能替代现有的制备方法，有着广泛的应用前景。 【附图说明】 图1为本专利技术的激光增材快速成型烧结稀土永磁体的加工方式示意图；图中，1、计算机，2、数控机床，3、激光器，4、储粉罐，5、送粉管，6、聚焦镜，7、电磁铁，8、工作台，9、基板，10、激光束；黑色fif头方向为磁场方向；图2为本专利技术的实施例的稀土永磁体的磁体粗坯制备过程示意图；图中a、b、c、d、e、f分别为点烧结、线扫描、层扫描、逐层堆垛、上层逐层堆垛和最终成型步骤，X、1、z分别为X轴，y轴和z轴方向；图3为本专利技术实施例f 5中的磁体粗坯外观形貌图；图中，a、b、C、d、e分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光增材快速成型烧结热等静压制备稀土永磁体的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）准备粒度在3~200μm的Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉作为原料；（2）根据产品形状、尺寸和磁体取向要求，在3D打印设备的控制计算机上编制好程序，通过输入产品的各种尺寸数据，获得产品的3D模型；（3）将基板安装到3D打印设备的数控机床的工作台上，打开3D打印设备的激光辐照开关，并调节激光功率，控制光斑大小； （4）将Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉放入3D打印设备的储粉罐内，打开送粉开关，利用高压氮气或氩气将Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉吹入送料管道中，通过调节气体的压力控制Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉的输送量； （5）通过3D打印设备的喷嘴将Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉喷到基板上，此时基板通过电磁铁施加垂直于基板的强度为0.5~2T的磁场，Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉喷射到基板上会立即取向排列；在喷Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉的同时，通过激光头将激光辐照到基板上的Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉上，Nd/Pr/Dy‑Fe‑B微粉被加热形成熔池，使被辐照位置上光斑大小的微粉区域烧结；在一个位置烧结完成后，喷嘴和激光头在X轴方向移动到下一位置重复上述步骤，通过逐点扫描在X轴方向获得一条烧结线；随后激光头和喷嘴依据计算机程序沿Y轴移动设定距离，再沿X轴方向线按上述方式获得下一条烧结线，这样在X、Y方向扫描烧结出的第一层切面；然后喷嘴和激光头沿Z轴上升到设定距离重复上述步骤，扫描烧结出的第二层切面，依次按上述方式扫描烧结，最终获得三维烧结体作为磁体粗坯； （6）将磁体粗坯放入热等静压机中进行热等静压，温度为800~1200℃，压力为50~200 MPa，时间为5~180min，氮气或氩气作为等静压介质；等静压完成后获得RE‑Fe‑B稀土永磁体。...
【技术特征摘要】
1.一种激光增材快速成型烧结热等静压制备稀土永磁体的方法，其特征在于按以下步骤进行: (1)准备粒度在3?200μ m的Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉作为原料； (2)根据产品形状、尺寸和磁体取向要求，在3D打印设备的控制计算机上编制好程序，通过输入产品的各种尺寸数据，获得产品的3D模型； (3)将基板安装到3D打印设备的数控机床的工作台上，打开3D打印设备的激光辐照开关，并调节激光功率，控制光斑大小； (4)将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉放入3D打印设备的储粉罐内，打开送粉开关，利用高压氮气或氩气将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉吹入送料管道中，通过调节气体的压力控制Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉的输送量； (5)通过3D打印设备的喷嘴将Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉喷到基板上，此时基板通过电磁铁施加垂直于基板的强度为0.5?2T的磁场，Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉喷射到基板上会立即取向排列；在喷Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉的同时，通过激光头将激光辐照到基板上的Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉上，Nd/Pr/Dy-Fe-B微粉被加热形成熔池，使被辐照位置上光斑大小的微粉区域烧结；在一个位置烧结完成后，喷嘴和激光头在X轴方向移动到下一位置重复上述步骤，通过逐点扫描在X轴方向获得一条烧结线；随后激光头和喷嘴依据计算机程序沿Y轴移动设定距离，再沿X轴方向线按上述方式获得下一条烧结线，这样在X、Y方向扫描烧结出的第一层切面；然后喷嘴和激光头沿Z轴上升到设定距离重复上述步骤，扫描烧结出的第二层切面，依次...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴文利，何长树，李金国，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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