本發(fā)明涉及永磁材料技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種永磁材料及永磁材料的制備方法。
背景技術(shù):
近年來,以稀土永磁材料為代表的永磁材料發(fā)展非常迅速。從20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)第一代稀土永磁材料以來,已經(jīng)先后發(fā)展了SmCo5、Sm2Co17以及Nd2Fe14B等三代稀土永磁體,且代表稀土永磁體性能的最大磁能積已從20MGOe提升到59.6MGOe。制備稀土永磁體的工藝通常包括用于制備燒結(jié)稀土永磁體的傳統(tǒng)粉末冶金工藝以及用于制備粘結(jié)稀土永磁體的熔體快淬工藝。其中,傳統(tǒng)粉末冶金工藝所制備的稀土永磁體具有優(yōu)異的磁性能以及接近全密度的磁體結(jié)構(gòu),使其在永磁電機(jī)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用;而熔體快淬工藝以其近終成型的特性也得到重要的應(yīng)用。目前,稀土永磁材料的研究主要集中在新的材料體系與新的制備方法方面。其中,亞穩(wěn)態(tài)Sm系稀土永磁引起了人們的研究興趣,這主要是因?yàn)槠渚哂懈叩膬?nèi)稟永磁特性以及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,使人們不斷從結(jié)構(gòu)、成分、微觀組織等方面對其進(jìn)行優(yōu)化。例如,Katter等人采用磁控濺射的方法研究了Sm5(Fe,Ti)17化合物,發(fā)現(xiàn)其具有高矯頑力。沈陽金屬所采用機(jī)械合金化的方法研究了SmFeTi系列稀土永磁材料。日本千葉工業(yè)大學(xué)的齊藤哲治等人采用快淬方法研究了Sm5Fe17化合物,發(fā)現(xiàn)其矯頑力可以高達(dá)35kOe。對于Sm5Fe17永磁材料來說,Sm主要用來提供高的各向異性場,從而使永磁材料獲得高的矯頑力(即Sm5Fe17永磁材料的晶粒的各向異性越高,其矯頑力越高),而鐵主要用來提供高的原子磁矩,使Sm5Fe17永磁材料獲得高的飽和磁化強(qiáng)度。但是,常規(guī)的制備Sm5Fe17永磁材料的方法只能通過快速淬火制備非晶態(tài)的Sm5Fe17永磁粉末,然后對非晶態(tài)的Sm5Fe17永磁粉末進(jìn)行熱處理(燒結(jié))以制備得到磁粉,再通過與粘結(jié)劑粘結(jié)的方式來制備得到塊狀的Sm5Fe17的永磁材料。然而,由于Sm5Fe17永磁材料中Fe含量較少,導(dǎo)致Sm5Fe17永磁材料的飽和磁化強(qiáng)度低。同時(shí),Sm5Fe17永磁材料的主晶相為亞穩(wěn)態(tài)的Sm5Fe17相,該Sm5Fe17相高溫下容易發(fā)生分解,因此難以通過傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝制備致密的燒結(jié)磁體。而傳統(tǒng)的快淬方法制備而成的Sm5Fe17永磁材料的晶粒呈各向同性(即晶粒無取向),從而使所形成Sm5Fe17永磁材料的磁矩取向較分散,最終導(dǎo)致Sm5Fe17永磁材料的矯頑力較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的主要目的在于提供一種永磁材料及永磁材料的制備方法,以提高永磁材料的飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種永磁材料,該永磁材料的主要成分為SmxFe(1-x-y)My,其中M選自Ti、V、Mo和Co中的任一種或多種,x的范圍為40~50wt%,y的范圍為0~5wt%;永磁材料的晶粒為各向異性的片狀晶粒,且片狀晶粒的寬度方向的尺寸為20~80nm,片狀晶粒的長度方向的尺寸為50~300nm。進(jìn)一步地,片狀晶粒的長度方向的尺寸與片狀晶粒的寬度方向的尺寸之比>2。進(jìn)一步地,片狀晶粒的長度方向與易磁化軸的方向相同或相近。進(jìn)一步地,片狀晶粒的寬度方向的尺寸為20~60nm,片狀晶粒的長度方向的尺寸為50~200nm;y的范圍為0~3wt%。進(jìn)一步地,永磁材料的主晶相為Sm5Fe17,永磁材料的次晶相包括SmFe2和/或SmFe3。進(jìn)一步地,永磁材料的次晶相的質(zhì)量百分比≤5%。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種永磁材料的制備方法,該制備方法包括以下步驟:制備得到非晶態(tài)的永磁粉末,非晶態(tài)的永磁粉末的主要成分為SmxFe(1-x-y)My,其中M選自Ti、V、Mo和Co中的任一種或多種,x的范圍為40~50wt%,y的范圍為0~5wt%;對非晶態(tài)的永磁粉末進(jìn)行熱處理至形成晶態(tài)的永磁粉末;以及對晶態(tài)的永磁粉末進(jìn)行熱壓變形處理至形成具有各向異性的片狀晶粒的永磁材料,且片狀晶粒的寬度方向的尺寸為20~80nm,片狀晶粒的長度方向的尺寸為50~300nm。進(jìn)一步地,形成晶態(tài)的永磁粉末的步驟中,對非晶態(tài)的永磁粉末進(jìn)行熱處理至形成主晶相為Sm5Fe17的晶態(tài)的永磁粉末。進(jìn)一步地,熱處理的溫度為600~900℃,熱處理的時(shí)間為2~30h。進(jìn)一步地,熱壓變形處理的步驟包括:對晶態(tài)的永磁粉末進(jìn)行第一次熱壓變形處理至形成具有各向同性的晶粒的毛坯;以及對毛坯進(jìn)行第二次熱壓變形處理以形成永磁材料。進(jìn)一步地,第一次熱壓變形處理的步驟包括:將晶態(tài)的永磁粉末放入熱壓設(shè)備中,并在真空或惰性氣氛下向晶態(tài)的永磁粉末上施加壓強(qiáng)為100~300MPa的壓力;勻速升溫至600~800℃后進(jìn)行保溫;卸壓降溫至常溫常壓后獲得毛坯。進(jìn)一步地,第二次熱壓變形處理的步驟包括:將毛坯放入熱壓設(shè)備中,并在600~800℃的溫度下進(jìn)行保溫;逐漸向毛坯施加壓力至壓強(qiáng)達(dá)到100~300MPa;卸壓降溫至常溫常壓后獲得永磁材料。進(jìn)一步地,第一次熱壓變形處理和第二次熱壓變形處理的工藝為放電等離子燒結(jié)或電熱燒結(jié)。進(jìn)一步地,熱壓變形處理的溫度低于熱處理的溫度。進(jìn)一步地,熱壓變形處理的溫度比熱處理的溫度低50℃以上。進(jìn)一步地,制備得到非晶相永磁粉末的方法為快速淬火或氣霧化法。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案,本發(fā)明提供了一種主要成分為SmxFe(1-x-y)My的永磁材料,其中M選自Ti、V、Mo和Co中的任一種或多種,x的范圍為40~50wt%,y的范圍為0~5wt%,永磁材料的晶粒為各向異性的片狀晶粒,且片狀晶粒的寬度方向的尺寸為20~80nm,片狀晶粒的長度方向的尺寸為50~300nm。由于Sm5Fe17永磁材料的晶粒的各向異性越高其矯頑力越高,而該永磁材料的晶粒為各向異性的片狀晶粒,從而提高了該永磁材料的飽和磁化強(qiáng)度,解決了永磁材料中由于稀土含量高而鐵含量少造成的飽和磁化強(qiáng)度較低的問題。同時(shí),由于在一定的晶粒尺寸范圍內(nèi),晶粒尺寸越小矯頑力越高,而該片狀晶粒的寬度方向的尺寸為20~80nm,片狀晶粒的長度方向的尺寸為50~300nm,從而提高了永磁材料的矯頑力,進(jìn)而提高了永磁材料的整體磁性能。附圖說明構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1示出了本發(fā)明實(shí)施方式所提供的永磁材料的制備方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。需要注意的是,這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式,而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的,除非上下文另外明確指出,否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式,此外,還應(yīng)當(dāng)理解的是,當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí),其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。由
背景技術(shù):
可知,現(xiàn)有永磁材料的飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力降低。本發(fā)明的發(fā)明人針對上述問題進(jìn)行研究,提供了一種永磁材料。該永磁材料的主要成分為SmxFe(1-x-y)My,其中M選自Ti、V、Mo和Co中的任一種或多種,x的范圍為40~50wt%,y的范圍為0~5wt%;永磁材料的晶粒為各向異性的片狀晶粒,且片狀晶粒的寬度方向的尺寸為20~80nm,片狀晶粒的長度方向的尺寸為50~300nm。上述永磁材料中,由于Sm5Fe17永磁材料的晶粒的各向異性越高其矯頑力越高,而該永磁材料的晶粒為各向異性的片狀晶粒,從而提高了該永磁材料的飽和磁化強(qiáng)度,解決了永磁材料中由于稀土含量高而鐵含量少造成的飽和磁化強(qiáng)度較低的問題。同時(shí),由于在一定的晶粒尺寸范圍內(nèi),晶粒尺寸越小矯頑力越高,而該片狀晶粒的寬度方向的尺寸為20~80nm,片狀晶粒的長度方向的尺寸為50~300nm,從而提高了永磁材料的矯頑力,進(jìn)而提高了永磁材料的整體磁性能。上述永磁材料的主要成分為SmFe基,可在其中加入一定量的M(M=Ti、V、Mo、Co)來改善耐腐蝕性等性能。其中,M優(yōu)選為Co;M的含量y的范圍為0~5wt.%,更為優(yōu)選地,y的范圍為0~3wt%,在y=0時(shí),表示整個成分為SmFe二元,y的含量不能大于5wt.%,否則會大幅降低永磁材料的磁性能,優(yōu)選y的范圍在3wt.%范圍內(nèi)。而Sm的含量x范圍在40~50wt.%之間,該范圍能夠保證永磁材料的主晶相為Sm5Fe17相,而離開該范圍,材料中會出現(xiàn)較多的SmFe2、SmFe3等次晶相,從而導(dǎo)致永磁材料的性能發(fā)生惡化。通過調(diào)節(jié)成分與制備工藝,使次晶相比例在5wt.%以內(nèi),從而保證永磁材料具有高磁性能。需要注意的是,本發(fā)明中稀土元素主要為Sm,但是不可避免含有Pr、Nd等稀土雜質(zhì),且要求稀土雜質(zhì)的含量低于1wt.%。在本發(fā)明提供的永磁材料中...