專利名稱：一種破碎稀土-鐵型合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種破碎稀土-鐵型合金的方法。
背景技術(shù)：
1990年愛爾蘭三一大學(xué)Coey教授研究組和北京大學(xué)楊應(yīng)昌院士研究組基于在稀土鐵合金中氮的間隙原子效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)Smfe17Nx (簡稱釤鐵氮)與Nd (Fe,M) 12NX (簡稱釹鐵氮) 具有優(yōu)異的內(nèi)稟磁性，可與釹鐵硼媲美，立即成為國內(nèi)外開發(fā)新型稀土永磁材料的熱點(diǎn)。日本三榮化成公司、美國特拉華大學(xué)、美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)、中科院物理所、中科院金屬所、北京科技大學(xué)、鋼鐵研究總院、吉林大學(xué)和北京工業(yè)大學(xué)等單位積極開展了與此相關(guān)的研究。眾多的研究工作表明，制備高性能的各向異性Sm2Fe17Nx和Nd (Fe, Μ) 12NX磁粉的技術(shù)路線通常由下述五個(gè)步驟構(gòu)成(1)制備而爾^1012和Smfe17S合金；(2)對(duì)合金進(jìn)行均勻化熱處理；(3)將退火后的合金機(jī)械粉碎；(4)對(duì)通過破碎獲得的顆粒進(jìn)行氮化處理；(5) 將氮化后的顆粒球磨成細(xì)粉。這種較為復(fù)雜的技術(shù)路線影響了各向異性Sm2Fe17Nj^nNd(Fe， M)12Nx的性價(jià)比和應(yīng)用范圍。2002年北京大學(xué)的楊應(yīng)昌院士課題組在國內(nèi)外率先將速凝技術(shù)應(yīng)用到這些間隙性氮化物的制備中，大大縮短了對(duì)Nd (Fe，M)12和Smfe17S合金均勻化處理的時(shí)間，同時(shí)提高了材料的性能和其性價(jià)比。但是為了使Smfe17或Nd (Fe，11)12型合金在合理的時(shí)間范圍內(nèi)充分吸氮獲得SmJe17Nx和Nd (Fe, Μ) 12NX氮化物，吸氮處理前須將上述合金破碎成平均粒徑為200 μ m左右的顆粒，以增大與氣體的接觸面積。目前，稀土-鐵型合金的破碎主要有吸氫破碎和機(jī)械破碎兩種方法可供選擇。運(yùn)用氫破碎工藝對(duì)Smfe17或Nd (Fe，M) 12型合金進(jìn)行破碎，其優(yōu)點(diǎn)是在破碎過程中，進(jìn)入合金粉末中的氧含量少，有利于提高最終材料的磁性能；缺點(diǎn)是合金實(shí)現(xiàn)氫破碎之后，進(jìn)入合金中的氫必須脫出，因?yàn)闅涞臍埩魧?yán)重影響Smfe17Nx和Nd(Fe，Μ) 12NX間隙型氮化物的永磁性能?？梢姡M管吸氫破碎工藝有助于減少最終產(chǎn)品中的氧含量，但是這種吸氫破碎無疑將會(huì)再次增加Sm2Fe17Nx和Nd (Fe，Μ) 12NX磁粉制備工藝的復(fù)雜性，因此目前SmJe17或Nd (Fe， M) 12型合金的破碎基本不采用氫破碎工藝。而在惰性氣體氣氛中對(duì)稀土 -鐵型合金實(shí)施機(jī)械破碎的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，缺點(diǎn)是在破碎過程中，進(jìn)入合金粉末中的氧含量偏多，不利于提高最終磁粉的性能。但由于機(jī)械破碎方法相對(duì)簡單，因此目前Smfe17或Nd(Fe，M) 12型合金的破碎主要采用這種方法。為了進(jìn)一步提高各向異性SmJe17Nx和Nd(Fe，Μ) 12NX磁粉的性價(jià)比和應(yīng)用范圍，優(yōu)化當(dāng)前制備氮化物的技術(shù)路線尤其是要改進(jìn)現(xiàn)有的破碎技術(shù)很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種破碎稀土 -鐵型合金的方法，尤其是適合Smfe17型合金和Nd(Fe，M)12(M = Ti，Mo, V)型合金的破碎方法，以助于制備高性價(jià)比的相關(guān)稀土永磁材料。本發(fā)明的稀土 -鐵型合金破碎方法，包括以下步驟
1)將稀土 -鐵型合金在氨氣中于400-700°C熱處理1_20小時(shí)，其中氨氣壓強(qiáng)為 1-20大氣壓，所述稀土 -鐵型合金至少在一個(gè)維度上的尺寸小于5mm ；2)將氨氣處理后的稀土-鐵型合金在惰性氣體或真空環(huán)境中室溫靜置1-60小時(shí)， 該稀土-鐵型合金自發(fā)破碎成細(xì)小顆粒。采用本發(fā)明方法破碎的稀土 -鐵型合金成分可表示為RFeaMb，其中R是包括釔在內(nèi)的至少一種稀土元素，M是選自Ti、V、Mo、W、Al、Si、Cr、Nb、Ga和Mn的任意一種或多種元素，其中a+b介于5-12之間，b介于0-3之間，a和b為原子比。優(yōu)選的，所述稀土 -鐵型合金為SmJe17型合金或Nd (Fe，M) 12型合金。 上述稀土 -鐵型合金破碎方法，步驟1)所處理的稀土 -鐵型合金在某一維度的尺寸應(yīng)滿足< 5mm的條件，優(yōu)選< 1mm。這樣的稀土-鐵型合金可以是采用速凝技術(shù)制備的速凝帶，其中輥速的范圍可以是l_6m/s。所制備的稀土 -鐵型合金速凝帶具有如下顯微結(jié)構(gòu)特征合金速凝帶的寬度為0. 5-5厘米，厚度為0. 5-5毫米，速凝薄片中合金主相的晶粒尺寸為1-100微米，富稀土相分布在主相晶粒的周圍。步驟1)稀土 -鐵型合金經(jīng)氨氣熱處理后成相特征會(huì)發(fā)生變化氨氣熱處理前，稀土 -鐵型合金由R(Fe，M) 12或Ii2Fe17主相和晶界少量富稀土相構(gòu)成，在氨氣中熱處理后的合金由R(Fe，Μ) 12Νχ或Iy^e17Nx相、少量晶界富稀土相和少量稀土氮化物組成。上述稀土 -鐵型合金破碎方法，步驟2~)氨氣處理后的稀土 -鐵型合金在惰性氣體(或真空)和室溫環(huán)境下靜置實(shí)現(xiàn)自破碎通常從合金表面開始出現(xiàn)裂痕，隨著時(shí)間的延長，合金將逐漸自發(fā)破碎成細(xì)小顆粒，破碎后顆粒的尺寸范圍主要介于10-100 μ m之間。本發(fā)明所提供的破碎稀土-鐵型合金的方法基本集合了氫破碎和機(jī)械破碎兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，破碎后合金粉末中的氧含量低且進(jìn)入合金中的氮不需要排出，而氨氣中的氫原子不進(jìn)入合金，因此稀土-鐵型合金在氨氣中的熱處理可以同時(shí)完成合金的破碎和間隙型氮化物的制備，達(dá)到了雙重目的，尤其適合用于Sm2Fe17型合金和Nd (Fe，Μ) 12 (M = Ti，Mo， V)型合金的破碎和相應(yīng)SmJe17Nx和Nd(Fe，Μ) 12NX間隙型氮化物的制備。該發(fā)明對(duì)于當(dāng)前高性能Sm2Fe17Nx和Nd (Fe，Μ) 12NX化合物的制備技術(shù)路線的簡化將大有幫助。


圖1是實(shí)施例1中NdFeia5M0l.5合金在氨氣中熱處理剛完成時(shí)的掃描電子顯微鏡圖。圖2是實(shí)施例1氨氣處理后的NdFeltl.5M0l.5合金在惰性氣體中靜置40小時(shí)，合金自發(fā)破碎形成的顆粒的粒徑分布圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:運(yùn)用速凝技術(shù)制成NdFeltl. 5MoL 5速凝帶，輥速為4m/s，速凝帶的厚度為2. 5mm,然后通過下述方法進(jìn)行破碎l)NdFeia5M0l.5速凝帶在氨氣中進(jìn)行熱處理，氨氣壓強(qiáng)為5大氣壓，處理溫度為 540°C，處理時(shí)間為6小時(shí)，熱處理后合金中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2. 5%，氨氣熱處理剛完成時(shí)合金通過掃描電子顯微鏡觀察合金，如圖1所示；
2)將氨氣處理后的速凝帶在1個(gè)大氣壓的氬氣和室溫的環(huán)境下靜置40小時(shí)，速凝帶自破碎成細(xì)小的顆粒。經(jīng)激光粒度分布儀測試，發(fā)現(xiàn)這些顆粒的粒徑分布范圍主要為 10-100 μ m，平均粒徑為35 μ m，參見圖2。實(shí)施例2:運(yùn)用速凝技術(shù)制成NdFeltlV2速凝帶，輥速為6m/s，速凝帶的厚度為2. Omm,然后通過下述方法進(jìn)行破碎DNdFeltlV2合金在氨氣中進(jìn)行熱處理，氨氣壓強(qiáng)為10大氣壓，熱處理溫度為 560°C，熱處理時(shí)間為5小時(shí)，熱處理后合金中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2. 8% ；2)將氨氣處理后的合金在真空和室溫的環(huán)境下靜置50小時(shí)，合金將自破碎成細(xì)小的顆粒。經(jīng)激光粒度分布儀測試，發(fā)現(xiàn)這些顆粒的粒徑分布范圍主要為10-90 μ m,平均粒徑為33 μ m。實(shí)施例3 采用速凝技術(shù)制成NdFe11Ti1薄片，輥速為2m/s，速凝帶的厚度為3. 0mm，然后通過下述方法進(jìn)行破碎DNdFe11Ti1速凝帶在氨氣中進(jìn)行熱處理，氨氣壓強(qiáng)為1大氣壓，熱處理溫度為 580°C，熱處理時(shí)間為7小時(shí)，熱處理后合金中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2. 7% ；2)將氨氣處理后的速凝帶在1個(gè)大氣壓的氬氣和室溫的環(huán)境下靜置45小時(shí)，速凝帶將自破碎成細(xì)小的顆粒。經(jīng)激光粒度分布儀的測試，發(fā)現(xiàn)這些顆粒的粒徑分布范圍主要為10-100 μ m,平均粒徑為38 μ m。
權(quán)利要求
1.一種稀土 -鐵型合金的破碎方法，包括以下步驟1)將稀土-鐵型合金在氨氣中于400-700°C熱處理1-20小時(shí)，其中氨氣壓強(qiáng)為1_20 大氣壓，所述稀土 -鐵型合金至少在一個(gè)維度上的尺寸小于5mm ；2)將氨氣處理后的稀土-鐵型合金在惰性氣體或真空環(huán)境中室溫靜置1-60小時(shí)，該稀土-鐵型合金自發(fā)破碎成細(xì)小顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的破碎方法，其特征在于，所述稀土-鐵型合金的成分為RFeaMb, 其中R表示包括釔在內(nèi)的至少一種稀土元素，M表示選自Ti、V、Mo、W、Al、Si、Cr、Nb、Ga和 Mn的任意一種或多種元素，其中a+b介于5-12之間，b介于0_3之間，a和b為原子比。
3.如權(quán)利要求2所述的破碎方法，其特征在于，所述稀土-鐵型合金是Smfe17型合金或Nd (Fe，M) 12型合金。
4.如權(quán)利要求1所述的破碎方法，其特征在于，步驟1)所處理的稀土-鐵型合金在某一維度的尺寸< 1mm。
5.如權(quán)利要求1所述的破碎方法，其特征在于，步驟1)所處理的稀土-鐵型合金是采用速凝技術(shù)制備的合金速凝帶。
6.如權(quán)利要求5所述的破碎方法，其特征在于，所述合金速凝帶的寬度為0.5-5厘米， 厚度為0. 5-5毫米，合金主相的晶粒尺寸為1-100微米，富稀土相分布在主相晶粒的周圍。
7.如權(quán)利要求1所述的破碎方法，其特征在于，步驟幻稀土-鐵型合金自發(fā)破碎后的顆粒的尺寸介于IO-IOOym之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種破碎稀土-鐵型合金的方法，首先將稀土-鐵型合金在氨氣中于400-700℃熱處理1-20小時(shí)，其中氨氣壓強(qiáng)為1-20大氣壓，所述稀土-鐵型合金至少在一個(gè)維度上的尺寸小于5mm；然后將氨氣處理后的合金在惰性氣體或真空環(huán)境中室溫靜置1-60小時(shí)，該合金將自破碎成細(xì)小顆粒。該方法集合了氫破碎和機(jī)械破碎兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，破碎后合金粉末中的氧含量低且進(jìn)入合金中的氮不需要排出，而氨氣中的氫原子不進(jìn)入合金，因此稀土-鐵型合金在氨氣中的熱處理可以同時(shí)完成合金的破碎和間隙型氮化物的制備，尤其適合運(yùn)用到Sm2Fe17Nx和Nd(Fe，M)12Nx高性能永磁材料的制備中。
文檔編號(hào)B22F9/16GK102211199SQ20111015527
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者劉順荃, 杜紅林, 楊應(yīng)昌, 楊金波, 王常生, 韓景智 申請(qǐng)人:北京大學(xué)