一种Gd,Co永磁材料及制备方法技术

本发明专利技术提供一种Gd，Co永磁材料及制备方法，由稀土Gd和Co为原材料，按照1:3的原子配比称量，经熔炼、甩带急冷和热处理制备得化学式为GdCo3的菱方相永磁材料，所得材料具有PuNi3型的晶体结构；居里温度为611K，在室温时，饱和磁化强度为6.6

【技术实现步骤摘要】
一种Gd,Co永磁材料及制备方法


[0001]本专利技术属于永磁材料
，尤其涉及一种Gd,Co永磁材料及制备方法。

技术介绍

[0002]磁性材料的种类多，应用范围广，随着科技的发展，各行各业对永磁体的需求量还在不断的增加。磁性材料从性能及应用上可以划分成：软磁材料、硬(永)磁材料、巨磁材料、旋磁材料、压磁材料、磁记录材料、半硬磁材料、磁电子学材料和其他磁性材料等。现代工业和科学技术中广泛应用的永磁材料包括铸造永磁材料、铁氧体永磁材料、稀土永磁材料和其他永磁材料四大类。稀土永磁体自问世以来，大力推动了永磁体的发展，也促进了社会相关行业的巨大进步。这类磁体是以稀土金属和过渡族金属(Co、Fe)化合物为基础的。一般情况下，稀土元素提供强的磁晶各向异性，而Co或Fe产生较高的饱和磁化强度和居里温度。稀土永磁材料发展到今天，共经历了三个阶段。第一代是具有CaCu5型结构，空间群P6/mmm的SmCo5永磁体。问世初期论磁能积达到244.9KJ/m3，有着较好的磁晶各向异性，磁晶各向异性常数Ku1＝15～19
×
103kJ/m3。而且居里温度高达740℃，能够在
‑
50
‑
150℃的较宽温度范围下工作，拥有较强的温度稳定性。第二代也是以Sm、Co为原材料，在高温下能保持Th2Ni
17
型六方结构，低温下则转变为Th2Zn
17
型菱方结构的Sm2Co
17
永磁体。Sm2Co
17
具备比第一代永磁体材料更佳的性能，且居里温度更高，达到926℃。在前面两代永磁材料的推动下，第三代永磁材料Nd2Fe
14
B问世。一直到今天，Nd2Fe
14
B依然是工业上最常用的永磁材料，其优势主要为Nd、Fe、B这三种元素比较丰富，且成本不高，在资源上限制不大。Nd2Fe
14
B的出现刷新了很多性能上的数据，综合性能优于前两代永磁材料，虽然矫顽力并非最大，但理论磁能积值遥遥领先，可达64MGOe。室温各向异性常数K1＝4.2MJ/m3，K2＝0.7MJ/m3。但是Nd2Fe
14
B永磁体最大的缺点是居里温度(～315℃)较低，温度稳定性较差，限制了其在高温环境下工作的可能性。
[0003]自第一代1:5(CaCu5)型、第二代2:17(Th2Ni
17
)型及第三代2:14:1(Nd2Fe
14
B)永磁材料问世以来，广大专家学者对永磁材料的开发进行了大量研究，并衍生了许多新型的永磁材料。RECo3金属间化合物具有较大的磁晶各向异性和重要的饱和磁化强度特性，是Co子晶格的3d巡游磁性和RE子晶格的4f局域磁性结合的结果。其中晶体结构和晶界组织决定了RECo3金属间化合物有着很强的3d
‑
3d、3d
‑
4f、4f
‑
4f之间的磁耦合作用。
[0004]技术的缺陷和不足：
[0005]通过氩弧熔炼和热处理后的GdCo3化合物，表现为软磁性，室温测试后的磁场回线显示矫顽力极弱，而且制备周期较长，效率低下。我们专利技术的GdCo3薄带材料，当在熔炼后增加甩带急冷工艺后，再经过短时间热处理，化合物就会出现永磁性能，可以获得很高的矫顽力，而且制备周期显著缩短。GdCo3化合物是一种有应用前景的稀土永磁材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种Gd，Co永磁材料及制
备方法，由稀土Gd和Co为原材料，按照1:3的原子配比称量，经熔炼、甩带急冷(20、25、30m/s)和热处理制备得化学式为GdCo3的菱方相永磁材料，所得材料具有PuNi3型的晶体结构；居里温度为611K，在室温时，饱和磁化强度为6.6
‑
66.4emu/g，矫顽力0.083
‑
13.845kOe。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种Gd，Co永磁材料的制备方法，具体操作为:
[0009]步骤1.原料的熔炼，根据化学式GdCo3，按照1:3的化学计量比称量稀土Gd和Co，后通过氩弧熔炼法制备成GdCo3合金；
[0010]步骤2.原料的甩带，将步骤1制备的GdCo3合金再感应熔炼成液态后，以20
‑
30m/s的轮毂速度下，快冷成GdCo3薄带，形成Gd原子和Co原子为1:3成分均匀的稳定相。
[0011]步骤3.材料的热处理，将步骤2制备的GdCo3薄带在真空条件下，以热处理温度为650℃
‑
800℃，热处理时间为0.5h
‑
2h，然后放入冰水混合物中迅速冷却至室温，并浸泡半个小时的热处理方法，形成晶体结构稳定的GdCo3永磁材料。
[0012]一种Gd，Co永磁材料，经过甩带急冷处理和/或热处理的化学式为GdCo3的菱方相永磁材料，所得材料具有PuNi3型的晶体结构；居里温度为611K，在室温时，饱和磁化强度为6.6
‑
66.4emu/g，矫顽力0.083
‑
13.845kOe。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]1.GdCo3化合物在熔炼、热处理后的样品的为软磁性，但当加入甩带工艺后变化为硬磁性。
[0015]2.GdCo3永磁材料经甩带处理后由于结晶度增加，晶粒细化而出现大的矫顽力，室温矫顽力可达13.845kOe，远优于其他永磁材料。
[0016]3.通过“氩弧熔炼和甩带急冷”的方法就可制备该性能优异的永磁材料，制备方法简单、易操作、流程少，有好的工业应用前景。
[0017]4.GdCo3永磁材料经甩带处理后具有明显的脆性，通过研磨可以轻松获得GdCo3永磁粉末材料，便于后续混入树脂材料挤塑、注塑、压铸成各种需要的形状。
[0018]5.该制备工艺热处理时间少，生产周期短，效率高。
[0019]6.GdCo3化合物配料简单，原材料不含易挥发元素，容易合成。
[0020]7.GdCo3薄带具有很好的取向，不同方向呈现不同磁性能。
附图说明
[0021]图1为GdCo3在25m/s下制备薄带的单相XRD图谱；
[0022]图2为GdCo3在25m/s下制备薄带的形貌图；
[0023]图3为GdCo3薄带在室温时冷却方向平行磁场方向的磁场回线；
[0024]图4为GdCo3薄带在室温时冷却方向垂直磁场方向的磁场回线；
[0025]图5为GdCo3薄带在650℃退火0.5h后在室温时冷却方向平行磁场方向的磁滞回线；
[0026]图6为GdCo3薄带在650℃退火0.5h后在室温时冷却方向垂直磁场方向的磁场回线；
[0027]图7为GdCo3薄带在800℃退火1h后在室温时冷却方向平行磁场方向的磁滞回线；
[0028]图8为GdCo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Gd，Co永磁材料，其特征在于，经过甩带急冷处理和/或热处理的为化学式GdCo3的菱方相永磁材料，具有PuNi3型的晶体结构；居里温度为611K，在室温时，饱和磁化强度为6.6
‑
66.4emu/g，矫顽力为0.083
‑
13.845kOe。2.一种Gd，Co永磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.根据化学式GdCo3，按照1:3的原子配比称量稀土Gd和Co，经熔炼制备成多晶GdCo3合金；步骤2.将步骤1制备的GdCo3合金再感应熔炼成液态后，以20
‑
30m/s的轮毂速度下，快冷成GdCo3薄带，形成Gd原子和Co原子为1:3成分均匀的稳定相。3.根据权利要求2所述的Gd，Co永磁材料的制备方法，其特征在于，步骤2中轮毂速率为20m/s或25m/s或30m/s中的任意一种。4.根据权利要求2所述的Gd，Co永磁材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤3.将步骤2制备的GdCo3薄带在真空条件下，以热处理温度为650℃
‑
800℃，热处理时间为0.5h...

【专利技术属性】
技术研发人员：马垒，李志坤，饶光辉，朱伟豪，杜玉松，李林，赵景泰，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：