一种高磁高性能钐钴基磁体合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高磁高性能钐钴基磁体合金及其制备方法，属于磁性材料技术领域。所述钐钴基磁体合金化学式为Sm

【技术实现步骤摘要】
一种高磁高性能钐钴基磁体合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于磁性材料
，尤其涉及一种高磁高性能钐钴基磁体合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车、节能家电、风力发电、电子产品等技术的不断进步与发展， 稀土永磁材料成为使用市场需求量最多的材料之一，而这同时也对稀土永磁材料 的发展提出了更高的要求。目前常见的稀土永磁材料有Nd
‑
Fe
‑
B、Sm
‑
Co系合金 等，由于钐钴系合金较高的居里温度，良好的磁能积和矫顽力，比钕铁硼在高温 环境中具有更广泛的应用。但是钐钴系磁性材料仍存在力学性能低、加工性能差、 高温环境易退磁等问题，如何同步提高钐钴合金的力/磁性能是磁性材料的研究 热点之一。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一目的在于提供一种高磁高性能钐钴基磁体合金及其制备方法，同步提高钐钴合金的力学性能和磁性能。
[0004]一种高磁高性能钐钴基磁体合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）制备Sm
x
Co
bal
Fe
a
Ni
b
Cu
c
Ce
d
B
e
磁性合金粉末：将SmCo5粉、FeB粉、Ni粉、Cu粉、Ce粉通过气流磨技术进行细磨混粉，得到粒径为0.1~3μm的混合粉末；所述Sm
x
Co
bal
Fe
a
Ni
b
Cu
c
Ce
d
B
e
中x,a,b,c,d,e分别代表对应元素的质量百分比，24.65≤x≤27.4，7≤a≤9，7≤b≤9，4.4≤c≤7.4，0.2≤d≤1，0.1≤e≤0.5，bal表示余量为Co元素；2）磁场取向冷等静压压坯：将制备好的混合粉末在磁场冷等静压机进行垂直压制，得到压坯；3）真空电磁感应熔炼：将压坯放入电磁感应炉中，抽真空，使得内部压强为1
×
10
‑4Pa以下，再进行通入氩气达到0.1MPa，进行阶梯式烧结，即300~350℃保温5~8min，600~650℃保温5~8min，最终烧结温度为900~1100℃，烧结时间为30~60min，升温速率为10
‑
300℃/min；4）淬火后回火：将烧结后的试样迅速浸入液氮，持续时间10~60s，之后迅速进行回火处理；所述回火温度为300~500℃，回火时间为15~45min；5）磁场热轧处理：将回火后的合金材料放入脉冲磁场装置中持续一定时间后，进行热轧处理；6）将热轧后的试样进行去应力退火处理。
[0005]进一步地，步骤1）所述SmCo5粉、FeB粉、Ni粉、Cu粉、Ce粉的原料纯度均大于99.9%，FeB粉中的B的质量分数为15~20%。
[0006]进一步地，步骤1）所述SmCo5粉、FeB粉、Ce粉的粉末粒径范围为40~80μm，所述Ni粉、Cu粉的粉末粒径范围为15~35μm。
[0007]进一步地，步骤1）所述气流磨方式为双喷式，加料速率为10~30kg/min，气体采用
高纯氮气，纯度＞99.99%，通气量为10~20m
³
/h，排气量为20~40 m
³
/h，氮气供给压力为10~50kPa，气流磨时间持续5~30min。
[0008]进一步地，步骤2）所述磁场的磁感应强度为：1~10T，静压力为：300~1000MPa，持续时间为：5~15min；磁场方向垂直于静压力载荷方向。
[0009]进一步地，步骤5）所述脉冲磁场处理时间为15~60min，磁感应强度为10~50T。
[0010]进一步地，步骤5）所述热轧前试样厚度为5~10mm，轧前温度为500~600℃，终轧温度为300~350℃，轧辊预热温度150~200℃；总压下量为50%~75%，热轧为多次热轧，试样轧后厚度为2.5~5mm。
[0011]进一步地，前3道次为5%，4~8道次为7%~12%。
[0012]进一步地，步骤6）所述去应力退火温度为500~550℃，去应力退火时间为2~8h。
[0013]所述的制备方法制备的高磁高性能钐钴基磁体合金。
[0014]本专利技术对Sm
‑
Co系磁体进行成分设计与优化，在钐钴基磁体合金中加入Fe、Cu元素有助于提高塑性及加工性能等。Fe以FeB形式加入，一方面引入B元素，由于B元素与M（Fe、Ni、Cu等）元素的原子尺寸的差异加大，进而形成间隙固溶体，显著阻碍了位错运动，晶界钉扎效果显著提高，有利于提升钐钴基磁体合金的力学性能；另一方面，Ce元素与FeB经过烧结，在材料内部生成了细小的微纳米级Ce2Fe
14
B磁性相，它与Fe
‑
Co
‑
Ni、SmCo5主磁相进行交换耦合作用，有效提高了钐钴基磁体合金的磁性能。
[0015]本专利技术采用真空电磁感应熔炼技术，交变电流流向环形铜管产生磁束，压坯被磁束贯穿整体，在与磁束耦合的方向产生涡电流，电能转换为内能，加热试样。由于压坯中存在大量的硬磁性颗粒，加快了涡电流产生的效率，大大提高了材料的致密性。
[0016]同时短时间的快速烧结也抑制了晶粒的形核和长大，发生细晶强化和弥散强化。经液氮淬火后，抑制了材料中的晶粒长大。淬火后进行回火处理，减小或消除内应力，减少材料的缺陷，提高材料的加工性能。
[0017]磁场热轧处理有利于促进材料中硬磁性析出相的晶粒择优取向和发生细晶强化，进一步提高材料的致密性和加工性能，使组织中析出相实现均匀弥散分布。去应力退火消除了材料内部的残余应力，减少材料内的组织缺陷，改善了材料的切削加工性。
[0018]与现有技术相比，本专利技术对Sm
‑
Co系磁体进行成分设计与优化，并采用真空电磁熔炼技术、回火处理以及磁场热轧退火的方式，使制备出的材料内部残余应力大大消除，内部缺陷减小，组织晶粒得以细化，磁性能和力学性能同步提高。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步阐述。
[0020]实施例1：1）以纯度大于99.9%的SmCo5粉末、FeB粉、镍粉、铜粉及铈粉为原料，制备Sm
24.65
Co
bal
Fe9Ni9Cu
4.4
Ce
0.4
B
0.2
磁性合金粉末，其中下标表示质量百分比。SmCo5粉、FeB粉及铈粉的粉末粒径范围为40~80μm，镍粉及铜粉的粉末粒径范围为15~35μm。将五种粉末以双喷式气流磨方式进行细磨混粉，以15kg/min的加料速率，采用高纯氮气作为气流磨介质，高纯氮气纯度大于99.99%，通气量设置为20m
³
/h，排气量设置为40m
³
/h，氮气供给压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高磁高性能钐钴基磁体合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）制备Sm
x
Co
bal
Fe
a
Ni
b
Cu
c
Ce
d
B
e
磁性合金粉末：将SmCo5粉、FeB粉、Ni粉、Cu粉、Ce粉通过气流磨技术进行细磨混粉，得到粒径为0.1~3μm的混合粉末；所述Sm
x
Co
bal
Fe
a
Ni
b
Cu
c
Ce
d
B
e
中x,a,b,c,d,e分别代表对应元素的质量百分比，24.65≤x≤27.4，7≤a≤9，7≤b≤9，4.4≤c≤7.4，0.2≤d≤1，0.1≤e≤0.5，bal表示余量为Co元素；2）磁场取向冷等静压压坯：将制备好的混合粉末在磁场冷等静压机进行垂直压制，得到压坯；3）真空电磁感应熔炼：将压坯放入电磁感应炉中，抽真空，使得内部压强为1
×
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‑4Pa以下，再进行通入氩气达到0.1MPa，进行阶梯式烧结，即300~350℃保温5~8min，600~650℃保温5~8min，最终烧结温度为900~1100℃，烧结时间为30~60min，升温速率为10
‑
300℃/min；4）淬火后回火：将烧结后的试样迅速浸入液氮，持续时间10~60s，之后迅速进行回火处理；所述回火温度为300~500℃，回火时间为15~45min；5）磁场热轧处理：将回火后的合金材料放入脉冲磁场装置中持续一定时间后，进行热轧处理；6）将热轧后的试样进行去应力退火处理。2.根据权利要求1所述的高磁高性能钐钴基磁体合金的制备方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏明，刘佳奇，黄泽洪，李桂荣，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：