專利名稱：各向異性的納米復合稀土永磁體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米復合磁體，并且更具體地涉及表現(xiàn)出良好磁性能的各向異性的納米復合稀土永磁體。
永磁體材料已經(jīng)在許多應用中廣泛使用，例如汽車、飛機和航天器系統(tǒng)，例如馬達、發(fā)電機、傳感器等。一種潛在的高性能永磁體是納米復合Nd2Fe14B/α-Fe磁體，其包含比硬磁Nd2Fe14B相具有更高飽和磁化強度的軟磁α-Fe相。這種磁體具有高于16kG的飽和磁化強度，并因此有潛力發(fā)展成高性能的稀土永磁體。
但是，當配制這種磁體時，難以獲得良好的晶粒排列，這會導致不良的磁性能。迄今為止，在納米復合磁體中只實現(xiàn)了部分晶粒排列。因此，需要改善納米復合稀土磁體中的晶粒排列。
稀土含量，例如Nd-Fe-B磁體中的Nd含量影響獲得適當磁性質(zhì)的能力。如
圖1所示，磁體合金中的Nd含量決定了化學平衡條件下Nd-Fe-B磁體的類型。I型磁體具有主要的Nd2Fe14B相和少量的富Nd相，并且具有大于11.76原子百分比(at％)的有效Nd含量?！坝行d(或稀土)含量”意指排除Nd(或稀土)氧化物，例如Nd2O3外的總Nd(或稀土)含量的金屬部分。II型磁體只有Nd2Fe14B相，并且具有等于化學計量11.76at％的有效Nd含量。III型磁體具有Nd2Fe14B相和軟磁α-Fe相。如果晶粒尺寸在納米級范圍內(nèi)，I型和II型磁體通常被稱作納米晶粒磁體，而III型磁體被稱作納米復合磁體。
Nd2Fe14B/α-Fe磁體的重要特征是在化學平衡條件下，它們不包含任何的富Nd相。但是，富Nd相在制造Nd-Fe-B型磁體時是重要的，因為它確保當形成傳統(tǒng)的燒結(jié)且熱成型和熱變形的Nd-Fe-B磁體時可以達到全密度(full density)。富Nd相還在這種磁體中提供高的矯頑力，確保熱變形而不開裂，并且借助熱變形促進形成所需的晶體學結(jié)構(gòu)，從而可以制備出高性能的各向異性磁體。
盡管通過使用美國專利申請20040025974(通過引用將其并入本文)中所述的方法可以在例如Nd2Fe14B/α-Fe的納米復合磁體中實現(xiàn)全密度、相對高的矯頑力，以及成功的熱變形，但是在這些磁體只能實現(xiàn)部分的晶體學織構(gòu)(texture)。
因此，本領(lǐng)域需要生產(chǎn)納米復合稀土永磁體的改進方法，該方法可提供良好的晶粒排列、全密度值和高的磁性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供表現(xiàn)出改良晶粒排列和磁性能并且可以通過成型熱變形來合成的納米復合稀土永磁體而滿足所述需求?！凹{米復合磁體”意指包含硬磁相和軟磁相的磁體，其中至少一相具有納米晶粒結(jié)構(gòu)，其晶粒尺寸小于1微米。
本發(fā)明的納米復合稀土永磁體包含至少一種硬磁相和至少一種軟磁相，其中所述至少一種硬磁相包含至少一種稀土-過渡金屬化合物，其中以原子百分數(shù)表示的硬磁相組成為RxT100-x-yMy，并且其中R選自稀土、釔、鈧或者它們的組合，其中T選自一種或多種過渡金屬，其中M選自IIIA、IVA、VA族元素或者它們的組合，并且其中x大于相應稀土-過渡金屬化合物中R的化學計算量，其中y是0至約25，并且其中所述至少一種軟磁相包含至少一種含有Fe、Co或Ni的軟磁材料。
本發(fā)明的另一方面是制造納米復合稀土永磁體的方法。一種方法包括提供至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金，其中所述稀土-過渡金屬合金的有效稀土含量大于在相應稀土-過渡金屬化合物中的化學計算量；提供至少一種選自稀土-過渡金屬合金的粉狀材料，其中所述稀土-過渡金屬合金的有效稀土含量小于相應稀土-過渡金屬化合物中的化學計算量；軟磁材料；或者它們的組合；混合所述至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金和所述至少一種粉狀材料；以及進行至少一種選自下面的操作成型所述混合的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金和至少一種粉狀材料以形成塊狀、各向同性、納米復合的稀土永磁體；或者熱變形所述塊狀、各向同性、納米復合的稀土永磁體，或者所述混合的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金和至少一種粉狀材料以形成塊狀、各向異性納米復合的稀土永磁體。
可選地，該方法包括提供至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金，其中該稀土-過渡金屬合金的有效稀土含量不小于相應稀土-過渡金屬化合物中的化學計算量；用至少一種軟磁材料涂覆所述至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金；并進行至少一種選自下面的操作成型所述涂覆的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金；或者熱變形所述成型的涂覆的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金、或涂覆的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金。
圖1是顯示理論(BH)max與Nd含量的關(guān)系曲線并且顯示了三種不同類型Nd-Fe-B磁體的曲線圖。
圖2是顯示使用單一合金粉末Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.3Co6.3Ga0.2B5.6制造的熱成型且熱變形的納米復合磁體的去磁曲線的曲線圖。
圖3是顯示使用單一合金粉末Nd5Pr5Dy1Fe73Co6B10制造的熱成型且熱變形的納米復合磁體的去磁曲線的曲線圖。
圖4是顯示本發(fā)明形成復合磁體的方法的一個實施方案的流程圖。
圖5是顯示使用稀土含量等于13.5at％的合金粉末和稀土含量11at％的合金粉末制造的熱成型且熱變形的納米復合磁體的去磁曲線的曲線圖。
圖6是顯示使用具有13.5at％稀土含量的合金粉末和具有6at％稀土金屬含量的合金粉末制造的熱成型且熱變形的納米復合磁體的去磁曲線的曲線圖。
圖7是顯示使用具有13.5at％稀土含量的合金粉末和具有4at％稀土含量的合金粉末制造的熱成型且熱變形的納米復合磁體的去磁曲線的曲線圖。
圖8是顯示本發(fā)明形成復合磁體的方法的第二個實施方案的流程圖。
圖9是在制造納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中使用的α-Fe粉末顆粒的SEM顯微照片。
圖10是在制造納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中使用的α-Fe粉末顆粒橫截面的SEM顯微照片。
圖11顯示了在制造納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中使用的α-Fe粉末顆粒的SEM/EDS分析結(jié)果。
圖12顯示了從使用與8.3wt％α-Fe粉末混合的Nd13.5Fe80Ga0.5B6合成的熱壓且熱變形的磁體壓碎的無規(guī)粉末的x-射線衍射圖。
圖13顯示了熱壓的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體的SEM顯微照片，表明其中有Nd-Fe-B帶和α-Fe相。
圖14顯示了與圖13所示相同的磁體在更大的放大倍數(shù)下的SEM顯微照片。
圖15顯示了熱壓的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[92wt％/8wt％]磁體的去磁曲線。
圖16顯示了熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體的SEM背散射電子圖像。
圖17顯示了熱變形的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[92wt％/8wt％]磁體的SEM二次電子圖像，表現(xiàn)出層狀的α-Fe相。
圖18顯示了熱壓且熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[98wt％/2wt％]磁體的去磁曲線。
圖19顯示了熱壓且熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體的去磁曲線。
圖20顯示了熱壓且熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[92.1wt％/7.9wt％]磁體的斷裂表面的SEM顯微照片，表現(xiàn)出伸長且排列的晶粒。
圖21顯示了熱壓且熱變形的Nd14Fe79.0Ga0.5B6/α-Fe[95wt％/5wt％]磁體的TEM顯微照片。
圖22顯示了與圖21中所示相同的復合磁體的TEM顯微照片。
圖23顯示了以下塊狀各向異性磁體的XRD圖的比較(1)使用TRE＝13.5at％的合金粉末和TRE＝6at％的合金粉末合成的熱變形的納米復合Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.1Co6.3Ga0.2Al0.2B5.6磁體；(2)使用與8.3wt％α-Fe粉末混合的Nd＝13.5at％的合金粉末合成的熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體；(3)商品化的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體。
圖24顯示了α-Fe含量對納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體的Br和MHc的影響。
圖25顯示了α-Fe含量對納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體的(BH)max的影響。
圖26顯示了Nd12.5Dy1.5Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[87.1wt％/12.9wt％]磁體的去磁曲線。
圖27顯示了α-Fe含量對復合Nd12.5Dy1.5Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[87.1wt％/12.9wt％]磁體的Br和MHc的影響。
圖28顯示了α-Fe含量對復合Nd12.5Dy1.5Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[87.1wt％/12.9wt％]磁體的(BH)max的影響。
圖29顯示了在制造復合Nd-Fe-B/Fe-Co磁體時使用的Fe-Co粉末的SEM顯微照片。
圖30顯示了(BH)max＝48MGOe的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體的SEM背散射電子圖像。
圖31顯示了Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體的SEM顯微照片。
圖32顯示了Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體的SEM背散射電子圖像，表現(xiàn)出Fe-Co相。
圖33顯示了Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體不同區(qū)域的SEM/EDS分析結(jié)果。
圖34顯示了各向異性的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co[97wt％/3wt％]磁體的去磁曲線。
圖35顯示了Fe-Co含量對復合Nd-Fe-B/Fe-Co磁體的Br和MHc的影響。
圖36顯示了Fe-Co含量對納米復合Nd-Fe-B/Fe-Co磁體的(BH)max的影響。
圖37顯示了在復合磁體中的反磁化和硬/軟界面交換耦合。
圖38顯示了軟磁相的尺寸對硬/軟復合磁體去磁化的影響的示意圖。
圖39顯示了硬磁晶粒和軟磁相的尺寸對復合磁體去磁化的影響。
圖40顯示了本發(fā)明第三種方法的加工流程圖。
圖41顯示了包含許多涂有α-Fe或Fe-Co層的納米晶粒的顆粒的示意圖。
圖42顯示了在使用Fe-Co-V靶RF濺射8小時后Nd13.5Fe80Ga0.5B6顆粒的SEM顯微照片和SEM/EDS分析結(jié)果。
圖43顯示了在RF濺射3小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。
圖44顯示了在DC濺射8小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。
圖45顯示了在DC濺射21小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。
圖46顯示了在DC濺射21小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。
圖47顯示了在脈沖激光沉積6小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。
圖48顯示了在室溫下在FeSO4-CoSO4-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆1小時后Nd14Fe79.5Ga0.5B6的SEM顯微照片和SEM/EDS分析結(jié)果。
圖49顯示了在FeSO4-CoSO4-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆15分鐘后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。
圖50顯示了在FeSO4-CoSO4-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆1小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。
圖51顯示了在50℃下在FeCl2-CoCl2-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆2小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。
圖52顯示了在FeCl2-CoCl2-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆1小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。
圖53顯示了可用于電涂覆的設備的示意圖。
圖54顯示了在室溫下在FeCl2-CoCl2-MnCl2-H3BO3溶液中電涂覆0.5小時后的Nd14Fe79.5Ga0.5B6的SEM顯微照片。
圖55顯示了在2伏-1安下于室溫中在FeCl2-CoCl2-MnCl2-H3BO3溶液中電涂覆0.5小時后制備的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。
圖56顯示了在60伏-0.4安下于室溫中在非水LiClO4-NaCl-FeCl2溶液中電涂覆1.5小時后制備的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe磁體的去磁曲線。
圖57顯示了在3伏-2安下于室溫中在FeCl2-CoCl2-MnCl2-H3BO3溶液中電涂覆0.5小時后制備的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe磁體的SEM顯微照片。
圖58顯示了在非平衡(亞穩(wěn))條件下復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中理論(BH)max與Nd含量的關(guān)系曲線和Nd范圍。
圖59顯示了本發(fā)明第四種方法的加工流程圖。
圖60顯示了在使用第四種方法制備的納米復合磁體中軟相的體積％。
圖61顯示了使用第四種方法合成納米復合磁體的方法的示意圖。
圖62顯示了使用第四種方法制備的納米復合Nd2Fe14B/α-Fe和Nd2Fe14B/Fe-Co磁體的理論(BH)max與t/D比的關(guān)系曲線。
圖63顯示了在合成各向異性磁體的四種方法之間的關(guān)系。
圖64是成型步驟的示意圖。
圖65是模鐓鍛(die upsetting)的示意圖。
圖66是熱軋的示意圖。
圖67是熱擠壓的示意圖。
圖68顯示了使用第一種方法制備的納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體的顯微結(jié)構(gòu)。
圖69顯示了Fe-Co顆粒破碎表面的SEM，表現(xiàn)出納米晶粒。
圖70是使用第四種方法合成的納米復合磁體的顯微結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖71顯示了使用本發(fā)明的四種方法合成的各向異性納米復合磁體的結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系。
本發(fā)明涉及表現(xiàn)出良好的晶粒排列和高的磁性能的各向異性、納米復合稀土永磁體?！凹{米復合磁體”意指包含至少一種硬磁相和至少一種軟磁相的磁體，其中至少一相具有納米晶粒結(jié)構(gòu)，其晶粒尺寸小于1微米。
本發(fā)明的納米復合稀土永磁體包含至少一種硬磁相和至少一種軟磁相，其中所述至少一種硬磁相包含至少一種稀土-過渡金屬化合物，其中以原子百分數(shù)表示的硬磁相組成為RxT100-x-yMy，并且其中R選自稀土、釔、鈧或者它們的組合，其中T選自一種或多種過渡金屬，其中M選自IIIA、IVA、VA族元素或者它們的組合，并且其中x大于相應稀土-過渡金屬化合物中R的化學計算量，并且y是0至約25。x是有效稀土含量。該納米復合稀土永磁體可以處于化學非平衡狀態(tài)，因此可以同時包含富稀土相和軟磁相。對于稀土-過渡金屬化合物我們意指包含與稀土、釔、鈧和它們的組合相結(jié)合的過渡金屬的化合物。
稀土-過渡金屬化合物的原子比R∶T或R∶T∶M選自1∶5、1∶7、2∶17、2∶14∶1或1∶12。在本發(fā)明的納米復合稀土磁體中，如果硬磁相基于具有ThMn12型四方晶體結(jié)構(gòu)的RT12型化合物，則硬磁相中以原子百分數(shù)表示的有效稀土含量為至少7.7％。如果硬磁相基于具有Th2Zn17型菱形晶體結(jié)構(gòu)的R2T17型化合物，則硬磁相中以原子百分數(shù)表示的有效稀土含量為至少11.0％。如果硬磁相基于具有Nd2Fe14B型四方晶體結(jié)構(gòu)的R2T14M型化合物，則以原子百分數(shù)表示的有效稀土含量為至少12.0％。如果硬磁相基于具有TbCu7型六方晶體結(jié)構(gòu)的RT7型化合物，則以原子百分數(shù)表示的有效稀土含量為至少13.0％。如果硬磁相基于具有CaCo5型六方晶體結(jié)構(gòu)的RT5型化合物，則以原子百分數(shù)表示的有效稀土含量為至少17.0％。
優(yōu)選稀土-過渡金屬化合物選自Nd2Fe14B、Pr2Fe14B、PrCo5、SmCo5、SmCo7和Sm2Co17本發(fā)明的所有稀土-過渡金屬合金中的稀土元素可以用其它稀土元素、稀土金屬混合物、釔、鈧或者它們的組合代替。過渡金屬元素可以用其它過渡金屬或其組合代替；并且可以添加IIIA、IVA和VA族元素，例如B、Al、Ga、Si、Ge和Sb。
優(yōu)選納米復合磁體中的軟磁相選自α-Fe、Fe-Co、Fe-B或者其它包含F(xiàn)e、Co或Ni的軟磁材料。
在處于化學平衡狀態(tài)的復合稀土磁體(例如Nd2Fe14B/α-Fe)中，有效稀土含量必須低于化學計量組成(例如在化學計量的Nd2Fe14B中為11.76at％Nd)，所以可以存在軟磁相。但是，使用本發(fā)明一些方法合成的納米復合稀土磁體可以處于化學非平衡條件下。在這種條件下，少量的富稀土相，例如富Nd相可以與諸如α-Fe或Fe-Co的軟磁相共存。在這種條件下，總有效稀土含量不再是確定磁體是否是復合磁體的標準。相反，使用本發(fā)明一些方法合成的納米復合稀土磁體中的總有效稀土含量可以或者小于、或者等于、或者大于相應化學計量化合物中的含量。例如，在納米復合Nd2Fe14B/α-Fe磁體中，有效Nd含量可以或者小于、或者等于、或者大于11.76at％，并且在磁體中可以同時存在少量的富Nd相和軟磁α-Fe相。
如果軟磁相足夠大，則可以使用掃描電子顯微鏡和能量散射譜(SEM/EDS)證實軟磁相，例如α-Fe或Fe-Co的存在。甚至當軟磁相在納米復合磁體中只有0.5vol％時，也可以容易地將其識別。但是，如果軟磁相非常小，必須使用透射電子顯微鏡和選區(qū)電子衍射(TEM和SAED)。另外，當該相的量足夠時，也可以使用x-射線衍射(XRD)來識別α-Fe或Fe-Co相。但是，對于塊狀各向異性的Nd2Fe14B/α-Fe(或Nd2Fe14B/Fe-Co磁體)，如果x-射線束投射到與磁體易軸垂直的表面上，那么α-Fe(或Fe-Co)峰將與主體Nd2Fe14B相的增強(006)峰重疊。為了識別α-Fe(或Fe-Co)相，必須將塊狀各向異性的Nd2Fe14B/α-Fe或Nd2Fe14B/Fe-Co磁體壓碎并且對非排列的粉末系統(tǒng)進行XRD。
因此，本發(fā)明塊狀各向異性磁體的破碎且未排列粉末的XRD圖樣由與軟磁相(如α-Fe、Fe-Co、Fe-B或包含F(xiàn)e、Co或Ni的合金或它們的組合)的圖樣耦合的稀土-過渡金屬化合物的典型圖案(例如對于Nd2Fe14B為四方結(jié)構(gòu)、對于SmCo5為CaCu5型六方結(jié)構(gòu)、對于SmCo7為TbCu7型六方結(jié)構(gòu)、對于Sm2Co17為Th2Ni17型六方結(jié)構(gòu)或者Th2Zn17菱形結(jié)構(gòu))組成，例如如圖12所示。
如果在與塊狀各向異性磁體樣品或者排列且樹脂固化的粉末樣品的易磁化方向垂直的表面上進行XRD分析，XRD圖樣將與相應化合物的單晶相似，并且將觀察到一些增強的衍射峰。例如，對于塊狀各向異性的Nd2Fe14B/α-Fe磁體，將觀察到增強的(004)、(006)和(008)衍射峰和增加的(006)/(105)強度比，如圖23所示。
至于富稀土相，因為其小的含量因而不容易使用XRD或者SEM來識別。
本發(fā)明的方法制備出比傳統(tǒng)的燒結(jié)和熱壓和熱變形磁體具有更好磁性能、更好耐腐蝕性和更好抗斷裂性的各向異性納米復合磁體。該磁體的制備成本也更低。對于Nd-Fe-B/α-Fe和Nd-Fe-B/Fe3B納米復合磁體，Nd含量可以在約2at％至約14at％的寬廣范圍內(nèi)，如圖58所示。
方法1在本發(fā)明一個實施方案中，所述方法包括混合至少兩種稀土-過渡金屬合金粉末，其中至少一種稀土-過渡金屬合金粉末的有效稀土含量大于相應稀土-過渡金屬化合物的化學計算量，并且至少一種稀土-過渡金屬合金粉末的有效稀土含量小于相應稀土-過渡金屬化合物的化學計算量。因此，至少一種稀土-過渡金屬合金粉末包含少量的富稀土相，而至少一種稀土-過渡金屬合金粉末包含軟磁相。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在熱變形期間，當使用包含少量富稀土相的稀土-過渡金屬合金粉末時可以實現(xiàn)更好的晶粒排列。作為比較，通過熱成型和熱變形一種有效稀土含量低于化學計量組成的稀土-過渡金屬合金粉末制備的納米復合磁體因為缺乏富稀土相而通常表現(xiàn)出差的磁性質(zhì)，如圖2和3所示。
稀土-過渡金屬合金優(yōu)選包含原子比R∶T或R∶T∶M選自1∶5、1∶7、2∶17、2∶14∶1或1∶12的至少一種化合物。優(yōu)選稀土-過渡金屬化合物選自Nd2Fe14B、Pr2Fe14B、PrCo5、SmCo5、SmCo7和Sm2Co17。優(yōu)選地，稀土-過渡金屬合金粉末具有約1微米至約1000微米，典型約10微米至約500微米的顆粒尺寸。可以使用快速凝固方法，包括但不局限于熔體旋淬、電火花腐蝕、等離子體噴涂和霧化；或者使用機械合金化或者機械碾磨來制備稀土-過渡金屬合金的粉末。粉末顆?；蛘呤欠蔷B(tài)的、或者處于部分結(jié)晶狀態(tài)、或者處于晶態(tài)納米晶粒狀態(tài)。如果處于部分結(jié)晶或結(jié)晶狀態(tài)，那么每個粉末顆粒包含許多具有納米尺寸范圍，舉例來說如從約10納米直至約200納米的細晶粒。
然后，優(yōu)選在從室溫(約20℃)至約800℃范圍的溫度下成型混合的粉末，以形成塊狀各向同性納米復合磁體。成型步驟包括將要成型的粉末裝入模具中并且通過沖桿從一個或兩個方向施加壓力?？梢栽谡婵?、惰性氣氛或者空氣中進行成型。圖64中顯示了這個步驟。如果要成型的粉末處于非晶態(tài)或者部分結(jié)晶狀態(tài)，那么熱成型不僅是壓實和形成塊狀材料的過程，而且是納米晶粒結(jié)構(gòu)的結(jié)晶和形成過程。
“塊狀磁體”我們意指磁體并非以粉末、帶或薄片的形式存在。塊狀磁體典型地具有至少約2-3mm的尺寸。在下面給出的本發(fā)明的實施例中，納米復合磁體具有約12-25mm的直徑。
如果在高溫下進行成型，則總的熱成型時間，包括從室溫加熱到熱成型溫度、進行熱成型以及冷卻至約150℃，優(yōu)選為約2-約10分鐘，典型為約2-約3分鐘。然而定義為維持在熱成型溫度下的時間的熱成型時間是0-約5分鐘，典型為0-約1分鐘。
優(yōu)選地，成型的各向同性納米復合磁體進一步在約700℃-約1000℃的溫度下進行熱變形，以形成各向異性納米復合磁體。如圖65-67所示，可以使用例如模鐓鍛、熱軋或者熱擠出的方法實施熱變形步驟。對于模鐓鍛，首先將樣品裝入直徑大于樣品直徑的模具中(圖65(a))，然后施加壓力從而發(fā)生塑性變形并且最終填充空腔(圖65(b))?？梢栽谡婵?、惰性氣氛或者空氣中進行熱變形。熱成型與熱變形間的差異在于熱變形過程涉及材料的塑性流動，而熱成型過程基本上是很少涉及材料塑性流動的壓實過程。
總的熱變形時間，包括從室溫加熱到熱變形溫度、進行熱變形以及冷卻至約150℃，優(yōu)選為約10-約30分鐘，典型為約6-約10分鐘。定義為維持在熱變形溫度下的時間的熱變形時間為約1-約10分鐘，典型為約2-約6分鐘。
熱成型和熱變形都可以在真空、惰性氣體、還原氣體或者空氣中進行。
作為這種方法的特例，可以直接對混合的粉末混合物進行熱變形而不進行成型。為此，在熱變形前將粉末封閉在金屬容器中。
當使用這種方法制備塊狀各向異性納米復合Nd2Fe14B/α-Fe或Nd2Fe14B/Fe-Co磁體時，典型的磁性質(zhì)將是如下剩磁，Br≈11-14kG；內(nèi)稟矯頑力，MHc≈8-12 kOe；并且最大能積，(BH)max≈25-45MGOe。
圖4中顯示了這種方法的流程圖。在實施例3-5和圖5-7中給出了使用這種方法合成的納米復合磁體的實例。
使用這種方法合成的納米復合磁體的典型顯微結(jié)構(gòu)包括兩個區(qū)域，如圖68A所示。第一個區(qū)域由有效稀土含量大于化學計量組成的稀土-過渡金屬合金粉末形成。如圖68B所示，在熱變形期間可以在該區(qū)域中產(chǎn)生良好的晶粒排列。相反，第二個區(qū)域由有效稀土含量小于化學計量組成的稀土-過渡金屬合金粉末形成。如圖68C所示，因為在這個區(qū)域中缺乏富稀土相，所以在熱變形期間基本上不產(chǎn)生晶粒排列。因此，使用這種方法制備的納米復合磁體實際上是各向異性部分和各向同性部分的混合物。
使用這種方法，軟磁相的分數(shù)可以是約0.5vol％直至約20vol％。納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中存在非常少量的軟相，例如0.5-1vol％的α-Fe可能導致剩磁和最大能積的略微提高。
方法2從圖5、6和7中可以看出，通過將貧Nd合金粉末中的Nd含量從11at％降低至6at％并且進一步降低至4at％，可以實現(xiàn)更高的(BH)max。在熱變形期間在富Nd合金粉末中可以產(chǎn)生良好的晶粒排列，而在熱變形后對貧Nd合金粉末進行熱成型基本上會導致各向同性的磁體。通過降低貧Nd合金粉末中的Nd含量，將降低必須用來形成特定納米復合磁體的貧Nd合金粉末的用量，因此導致復合磁體中具有不良晶粒排列的部分減少。
如果貧Nd合金粉末中的Nd含量進一步從4at％降低至0，那么第二種粉末變成純的α-Fe或Fe-B合金粉末。在此情況下，形成特定納米復合磁體所需的第二種合金粉末的量將降低至最小，并且當添加的α-Fe或Fe-B合金粉末不會在熱變形期間使晶體學結(jié)構(gòu)劣化時將獲得最好的磁性能。
將前述的實施方案中貧稀土合金粉末中的稀土含量降低至零時得到本發(fā)明的第二實施方案。
在該實施方案中，所述方法包括將至少一種具有的有效稀土含量大于相應稀土-過渡金屬化合物的化學計算量的稀土-過渡金屬合金粉末與至少一種粉狀軟磁材料混合。在該實施方案中，該一種或多種稀土-過渡金屬合金粉末具有約1微米-約1000微米，典型約10微米-約500微米的顆粒尺寸，并且該一種或多種軟磁材料粉末具有約10微米-約80微米的顆粒尺寸?？梢允褂每焖倌谭椒?，包括但不局限于熔體旋淬、電火花腐蝕、等離子體噴涂和霧化；或者使用機械合金化或者機械碾磨來制備稀土-過渡金屬合金的粉末。粉末顆?；蛘叻蔷B(tài)的、或者處于部分結(jié)晶狀態(tài)、或者處于晶態(tài)的納米晶粒狀態(tài)。
該稀土-過渡金屬合金優(yōu)選包含原子比R∶T或R∶T∶M選自1∶5、1∶7、2∶17、2∶14∶1或1∶12的至少一種化合物。優(yōu)選稀土-過渡金屬化合物選自Nd2Fe14B、Pr2Fe14B、PrCo5、SmCo5、SmCo7和Sm2Co17。
優(yōu)選軟磁材料粉末選自α-Fe、Fe-Co、Fe-B或者包含F(xiàn)e、Co或Ni的其它合金。軟磁材料粉末可以處于非晶態(tài)或者結(jié)晶狀態(tài)。如果它處于結(jié)晶狀態(tài)，則其晶粒尺寸優(yōu)選在1微米以下。在此情況下，一個軟磁材料顆粒包含許多細小的納米晶粒。
優(yōu)選在從室溫(約20℃)至約800℃范圍的溫度下成型混合的粉末，以形成塊狀各向同性納米復合磁體?？偟臒岢尚蜁r間，包括從室溫加熱到熱成型溫度、進行熱成型以及冷卻至約150℃，優(yōu)選為約2-約10分鐘，典型為約2-約3分鐘。定義為維持在熱成型溫度下的時間的熱成型時間為0-約5分鐘，典型為0-約1分鐘。
優(yōu)選地，成型的各向同性納米復合磁體進一步在約700℃-約1000℃的溫度下進行熱變形，以形成塊狀各向異性納米復合磁體?？偟臒嶙冃螘r間，包括從室溫加熱到熱變形溫度、進行熱變形以及冷卻至約150℃，優(yōu)選為約10-約30分鐘，典型為約6-約10分鐘。定義為維持在熱變形溫度下的時間的熱變形時間為約1-約10分鐘，典型為約2-約6分鐘。
熱成型和熱變形都可以在真空、惰性氣體、還原氣體或者空氣中進行。
圖8是使用Nd-Fe-B/α-Fe或Nd-Fe-B/Fe-Co作為實例舉例說明第二種方法的流程圖。下面在實施例6-14和圖9-36中給出了使用這種方法合成的納米復合磁體的實例。
因為稀土-過渡金屬合金的粉末具有富稀土相，所以在熱變形處理期間可以形成良好的晶粒排列。許多實驗結(jié)果確定添加的軟磁材料粉末不會劣化硬磁相中的結(jié)構(gòu)形成。
使用這種方法制造的納米復合磁體中的硬磁相可以是微米尺寸的相，但是其晶粒尺寸處于納米范圍。相似地，使用這種方法制造的納米復合磁體中的軟磁相可以是微米尺寸的相，但是其晶粒尺寸處于納米范圍。
作為這種方法的特例，可以直接對混合的粉末混合物進行熱變形而不進行成型。為此，在熱變形前將粉末封閉在金屬容器中。
當使用這種方法制備塊狀各向異性納米復合Nd2Fe14B/α-Fe或Nd2Fe14B/Fe-Co磁體時，典型的磁性質(zhì)將是如下剩磁，Br≈12-15kG；內(nèi)稟矯頑力，MHc≈8-16kOe；并且最大能積，(BH)max≈30-55MGOe。
使用這種方法制備的納米復合磁體中軟磁相的尺寸可能是相當大的，例如最高達50微米，如圖16、30和31所示。有時，軟磁相可能以層分布在硬磁基相中，如圖17所示。使用這種方法，軟磁相的分數(shù)可以是約0.5vol％直至約50vol％。在納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中甚至極少量的軟磁相，例如0.5-1vol％的α-Fe也可能導致剩磁和最大能積的略微提高。
方法3盡管軟磁相的尺寸可以大至微米范圍，但是軟磁相的大尺寸在納米復合磁體中不一定是好的。盡管不希望受一種具體理論的限制，但據(jù)認為當永磁體中(或者硬/軟復合磁體中的硬磁相中)的晶粒尺寸從傳統(tǒng)的微米級降低至納米范圍時，在納米晶粒中形成多個磁疇不再是能量上有利的。因此，在納米晶粒磁體中(或者在復合磁體的納米晶粒硬磁相中)的反磁化不是通過反轉(zhuǎn)磁疇的成核和生長或者疇壁移動，而是通過磁化旋轉(zhuǎn)進行的。如果在兩個硬磁晶粒間存在軟磁相并且軟磁相的晶粒尺寸也在納米范圍，則磁化旋轉(zhuǎn)將從軟磁相的中間開始。軟磁/硬磁界面處硬磁和軟磁晶粒間的交換耦合相互作用趨向于將軟磁晶粒的磁矩方向限制在與硬磁晶粒相同的方向上，這會使硬磁和軟磁相中的磁化旋轉(zhuǎn)不連貫。
圖37顯示了復合磁體中的反磁化和硬磁/軟磁界面交換耦合。當如圖37(b)所示施加去磁化磁場時，軟磁晶粒中間的磁化將首先旋轉(zhuǎn)，因為它距硬磁/軟磁界面的距離最長，因此具有最弱的抗去磁性。減小軟磁晶粒的尺寸將降低從硬磁/軟磁界面到軟磁晶粒中間的距離，導致抗去磁性增加，并因此導致內(nèi)稟矯頑力增加且去磁曲線的矩形比改善。
圖38顯示了軟磁相的尺寸對硬磁/軟磁復合磁體去磁影響的示意圖。
圖39顯示了硬磁晶粒和軟磁相的尺寸對復合磁體，例如Nd2Fe14B/α-Fe和Sm2Co17/Co去磁的影響。
如果可以顯著減小用來制造復合磁體的α-Fe和Fe-Co粉末的顆粒尺寸并且可以使其更分散地分布，那么可以顯著改善納米復合磁體的磁性能。
納米復合磁體的飽和磁化強度以及因此潛在的Br和(BH)max取決于復合磁體中軟磁相的體積分數(shù)。添加更多的軟磁相將導致更高的飽和磁化強度，另一方面其將導致矯頑力降低。但是通過減小尺寸并且改善軟磁相的分布可以使矯頑力的降低最小。下面的等式說明了這個概念。
(4πMs)comp＝(4πMs)hard(1-Vsoft)+(4πMs)softVsoft(1)(MHc)comp＝k(1-1/ρ)(MHc)hard(2)(Hk/MHc)comp＝k(1-1/ρ)(Hk/MHc)hard(3)其中，v軟是軟磁相的體積分數(shù)ρ＝(S/V)軟，并且S和V分別是軟磁相的表面積和體積。當直徑降為一半同時維持原始體積時ρ將加倍。
k是與v軟相關(guān)的常數(shù)并且k≤1。
在上面的等式中，ρ＝(S/V)soft，定義為軟磁相分散因子，描述了軟磁相在復合磁體中的分布，其中S是軟磁相的總表面積，而V是總體積。大的ρ值代表了軟磁相更分散的分布，導致在硬磁相和軟磁相之間更有效的界面交換耦合。另一方面，在更分散的軟磁相分布下，可以向納米復合磁體中添加更多軟磁相，導致更高的磁性能。
上面的考慮導致用薄的α-Fe或Fe-Co層涂覆富Nd的Nd-Fe-B粉末顆粒的可選方法，這就導致第三個實施方案。
在該實施方案中，所述方法包括用一個或多個軟磁材料合金層涂覆有效稀土含量大于相應稀土-過渡金屬化合物化學計算量的至少一種稀土-過渡金屬合金的粉末顆粒。
該稀土-過渡金屬合金優(yōu)選包含原子比R∶T或R∶T∶M選自1∶5、1∶7、2∶17、2∶14∶1或1∶12的至少一種化合物。優(yōu)選稀土-過渡金屬化合物選自Nd2Fe14B、Pr2Fe14B、PrCo5、SmCo5、SmCo7和Sm2Co17。優(yōu)選軟磁材料粉末選自α-Fe、Fe-Co、Fe-B或者包含F(xiàn)e、Co或Ni的其它合金。
可以使用快速凝固方法，包括但不局限于熔體旋淬、電火花腐蝕、等離子體噴涂和霧化；或者使用機械合金化或者機械碾磨來制備稀土-過渡金屬合金粉末。粉末顆粒或者是非晶態(tài)、或者部分結(jié)晶、或者處于晶態(tài)納米晶粒狀態(tài)。
在該實施方案中，稀土-過渡金屬合金粉末通常具有約1微米-約1000微米，典型約10微米-約500微米的顆粒尺寸，而軟磁金屬或合金粉末層或一個或多個合金屬優(yōu)選具有約10納米-約10微米的厚度。
優(yōu)選通過包括但不局限于化學涂覆(非電沉積)、電涂覆、化學氣相沉積、溶膠-凝膠方法、或者物理氣相沉積(例如濺射)、脈沖激光沉積、熱蒸發(fā)沉積或者電子束沉積的方法，用軟磁材料涂覆稀土-過渡金屬合金粉末。
然后，優(yōu)選在室溫(約20℃)至約800℃范圍的溫度下成型涂覆的粉末，以形成塊狀各向同性納米復合磁體?？偟臒岢尚蜁r間，包括從室溫加熱到熱成型溫度、進行熱成型以及冷卻至約150℃，優(yōu)選為約2-約10分鐘，典型為約2-約3分鐘。定義為維持在熱成型溫度下的時間的熱成型時間為0-約5分鐘時，典型為0-約1分鐘。
優(yōu)選地，成型的各向同性納米復合磁體進一步在從約700℃-約1000℃的溫度下進行熱變形，以形成各向異性納米復合磁體。總的熱變形時間，包括從室溫加熱到熱變形溫度、進行熱變形以及冷卻至約150℃，優(yōu)選為約10-約30分鐘，典型為約6-約10分鐘。定義為維持在熱變形溫度下的時間的熱變形時間為約1-約10分鐘時，典型為約2-約6分鐘。
熱成型和熱變形都可以在真空、惰性氣體、還原氣體或者空氣中進行。
實驗數(shù)據(jù)表明當使用這種方法制造Nd-Fe-B/α-Fe或Nd-Fe-B/Fe-Co納米復合磁體時，涂覆的α-Fe或Fe-Co薄層實際上起著改善硬磁相中晶粒排列的作用，如表1中所示。
表1以Hk/MHc和(BH)max/(4πM)max下的4πM代表的晶粒排列的比較
圖40是使用復合Nd-Fe-B/α-Fe或Nd-Fe-B/Fe-Co作為實例舉例說明本發(fā)明第三實施方案的流程圖。圖41是包含許多涂有α-Fe或Fe-Co層的納米尺寸晶粒的微米尺寸顆粒的示意圖。使用這種方法，Nd-Fe-B顆粒涂有薄層，這導致軟相更好的分布，并因此在所得納米復合磁體中導致更好的磁性能。
作為這種方法的特例，可以直接對混合的粉末混合物進行熱變形而不進行成型。為此，在熱變形前將粉末封閉在金屬容器中。
當使用這種方法制備塊狀各向異性納米復合Nd2Fe14B/α-Fe或Nd2Fe14B/Fe-Co磁體時，典型的磁性質(zhì)將是如下剩磁，Br≈13-16kG；內(nèi)稟矯頑力，MHc≈10-18kOe；并且最大能積，(BH)max≈40-60MGOe。在進一步的改善處理下，可以達到超過60-70MGOe的(BH)max。
下面在實施例15-19和圖42-57中給出了使用這種方法合成的納米復合磁體的實例。
使用這種方法制備的納米復合磁體表現(xiàn)出軟磁相作為層分布在硬磁基體相中，如圖57中所示。使用這種方法，軟磁相的分數(shù)可以是約0.5vol％直至約50vol％。在納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中甚至非常少量的軟磁相，例如0.5-1vol％的α-Fe也可能導致剩磁和最大能積的略微提高。
應當清楚的是在使用上述三種方法合成的納米復合稀土磁體中總稀土含量可以或者小于、或者等于、或者大于化學計算量。例如，在納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中，Nd含量可以或者小于、或者等于、或者大于11.76at％。除了主要的Nd2Fe14B相外，磁體中可以同時存在少量的富Nd相和α-Fe相。因此，使用上述方法合成的納米復合磁體可以處于化學非平衡條件下。
圖58顯示了理論(BH)max與Nd含量的關(guān)系曲線和處于化學非平衡條件的納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中Nd的范圍。
在高溫處理，例如熱成型，尤其是熱變形期間，在富稀土相和軟磁相間可能發(fā)生擴散。在Nd-Fe-B/α-Fe的情況中，擴散導致形成NdFe2相，或者如果可以獲得額外的B則形成理想的Nd2Fe14B相，因為Nd2Fe14B比NdFe2具有更好的硬磁性質(zhì)。如果稀土-過渡金屬合金粉末僅包含少量富稀土相，那么在熱變形后的最終納米復合磁體中，可能只存在軟磁相而沒有任何富稀土相。
方法4減小要涂覆的稀土-過渡金屬合金粉末的顆粒尺寸導致軟磁相在納米復合磁體中更分散的分布，并因此改善了磁性能。當要涂覆的稀土-過渡金屬合金粉末的顆粒尺寸減小至納米范圍時，可以使用涂有軟磁殼結(jié)構(gòu)的硬磁芯顆粒，這可有效地增加軟磁相的體積分數(shù)而不會顯著增加軟磁相的尺寸。圖59中顯示了這種制造納米復合磁體的第四種方法的流程圖。圖60顯示了軟磁殼相的體積分數(shù)與殼厚度和芯直徑之比的關(guān)系曲線。圖61示意顯示了合成由軟磁殼/硬磁芯顆粒組成的納米復合磁體的過程。圖62顯示了在具有軟磁殼/硬磁芯納米復合結(jié)構(gòu)的納米復合Nd2Fe14B/α-Fe和Nd2Fe14B/Fe-Co磁體中的理論(BH)max。
因此，在本發(fā)明的第四個實施方案中，所述方法包括用軟磁金屬或一個或多個合金層涂覆組成接近或等于化學計量組成的至少一種稀土-過渡金屬化合物的納米晶顆粒。
該稀土-過渡金屬納米顆粒的顆粒尺寸是幾納米至幾百納米，而涂覆的軟磁金屬或一個或多個合金層優(yōu)選具有該納米顆粒直徑的約5％至約30％的厚度。
該稀土-過渡金屬納米顆粒具有選自1∶5、1∶7、2∶17、2∶14∶1或1∶12中的原子比R∶T或R∶T∶M。優(yōu)選稀土-過渡金屬納米顆粒選自Nd2Fe14B、Pr2Fe14B、PrCo5、SmCo5、SmCo7和Sm2Co17優(yōu)選軟磁金屬或合金層材料選自α-Fe、Fe-Co、Fe-B或者包含F(xiàn)e、Co或Ni的其它合金。
優(yōu)選通過使用包括但不局限于化學涂覆(非電沉積)、電涂覆、化學氣相沉積、溶膠-凝膠方法、或者物理氣相沉積(例如濺射)、脈沖激光沉積、熱蒸發(fā)沉積或者電子束沉積的方法，用軟磁材料涂覆稀土-過渡金屬納米顆粒。
因為每個納米晶顆粒都是單晶，所以在成型前或者期間，可以在強的DC或者脈沖磁場中對涂覆的納米顆粒粉末進行磁排列。隨后在約500℃-約900℃下的快速熱成型可以進一步增加成型密度至全密度并且產(chǎn)生塊狀各向異性納米復合磁體，例如Nd2Fe14B/α-Fe和Nd2Fe14B/Fe-Co。也可以在熱成型后在約700℃-約1000℃的溫度下進行可選的熱變形，從而進一步改善晶粒排列。
使用方法3制備的納米復合磁體具有比使用方法2制備的納米復合磁體更大的ρ＝(S/V)軟值。在使用方法4制備的納米復合磁體中ρ值可以達到最大值。如圖60中所示，當軟磁殼的厚度是硬磁芯直徑的13％時，軟磁相分數(shù)將為50％。在這種條件下，如果使用α-Fe和Nd2Fe14B作為硬磁相和軟磁相，飽和磁化強度將是18.75kG并且可實現(xiàn)的(BH)max可以為80MGOe。如果使用Fe-Co作為軟磁相，飽和磁化強度將為20.25kG，并且可實現(xiàn)的(BH)max可以為90MGOe。
如圖70中示意顯示，使用這種方法制備的納米復合磁體表現(xiàn)出包埋于軟磁基相中的納米尺寸的硬磁晶粒。使用這種方法，軟磁相的分數(shù)可以是約10vol％(當涂層厚度為納米顆粒直徑的2％時)直至約80vol％(當涂層厚度為納米顆粒直徑的36％時)。
合成塊狀各向異性納米復合磁體的四種方法是密切相關(guān)的。圖63顯示了它們之間的關(guān)系。圖71顯示了使用四種方法制造的各向異性磁體的結(jié)構(gòu)特征。
如前面所提到的，納米復合磁體中軟磁相的尺寸和分布強烈影響內(nèi)稟矯頑力和去磁曲線的方形度。但是，不可能直接通過任何先前可獲得的技術(shù)控制軟磁相的尺寸和分布。就此方面，使用間接技術(shù)，例如在熔體旋淬期間調(diào)整輪速、在機械合金化期間改變碾磨時間，或者用其它過渡金屬取代Nd-Fe-B磁體中的Fe，只能導致非常有限的作用。這是因為在所有先前的納米復合稀土磁體材料以及如前面所述使用本發(fā)明第一種方法制備的納米復合磁體中，軟磁相是以冶金方法形成，例如通過液相的結(jié)晶、非晶態(tài)相的結(jié)晶或者從基相中析出。在所有這些方法中，沒有哪種途徑可用于直接控制軟磁相的尺寸和分布。
相反，當使用本發(fā)明的方法2、3和4時，通過可控的方法，例如通過混合軟磁金屬或合金的粉末顆粒，或者涂覆軟磁金屬或合金的一個或多個層，將軟磁相加入硬磁相中。使用這些可控的方法不僅可以直接控制軟磁相的尺寸和分布，而且可以直接控制硬磁/軟磁界面。
應當清楚的是，上面實施方案中描述的所有稀土-過渡金屬合金中的稀土元素都可以用其它稀土元素、稀土金屬混合物、釔、鈧或者它們的組合代替。過渡金屬元素可以用其它過渡金屬或其組合代替；并且還可以添加IIIA、IVA和VA族元素，例如B、Al、Ga、Si、Ge和Sb。
各向異性粉末和粘結(jié)磁體應當清楚的是，可以將根據(jù)本發(fā)明制造的塊狀各向異性納米復合稀土磁體壓碎成各向異性納米復合磁體粉末。該粉末可以進一步與粘結(jié)劑混合，以便制造出粘結(jié)的各向異性納米復合稀土磁體。與使用氫化、歧化、解吸、復合(HDDR)方法制備的各向異性粉末制造的粘結(jié)各向異性磁體相比，這種粘結(jié)的各向異性磁體表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性。
為了可以更容易地理解本發(fā)明，參考下面的實施例，它們旨在舉例說明本發(fā)明的實施方案，但是并不限制本發(fā)明的范圍。
實施例1使用一種合金粉末合成Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.1Co6.3Ga0.2Al0.2B5.6磁體，然后在25kpsi下于630℃熱成型總共約2分鐘，并且在約10kpsi下于920℃熱變形28分鐘，高度降低60％。圖2顯示了熱變形磁體的去磁曲線?？梢钥闯鲇捎诓涣嫉木ЯＥ帕校摯朋w的磁性能是不良的。
實施例2使用一種合金粉末合成Nd5Pr5Dy1Fe73Co6B10磁體，然后在25kpsi下于680℃熱成型總共約2分鐘，并且在約10kpsi下于880℃熱變形40分鐘，高度降低50％。圖3顯示了熱變形磁體的去磁曲線。可以看出由于不良的晶粒排列，磁體的磁性能是不良的。
實施例3使用具有13.5at％稀土含量的第一種合金粉末和具有11at％稀土含量的第二種合金粉末合成Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.1Co6.3Ga0.2Al0.2B5.6磁體。在25kpsi下于650℃熱成型混合的粉末，并且在10kpsi下于880℃熱變形6分鐘，高度降低63％。圖5顯示了熱成型且熱變形的磁體的去磁曲線。
實施例4使用具有13.5at％稀土含量的第一種合金粉末和具有6at％稀土含量的第二種合金粉末合成Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.1Co6.3Ga0.2Al0.2B5.6磁體。在25kpsi下于620℃熱成型混合的粉末，并且在10kpsi下于940℃熱變形2.5分鐘，高度降低67％。圖6顯示了熱成型且熱變形的磁體的去磁曲線。
實施例5使用具有13.5at％稀土含量的第一種合金粉末和具有4at％稀土含量的第二種合金粉末合成Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.1Co6.3Ga0.2Al0.2B5.6磁體。在25kpsi下于620℃熱成型混合的粉末，并且在4kpsi下于910℃熱變形2.5分鐘，高度降低67％。圖7顯示了熱成型且熱變形的磁體的去磁曲線。從圖5、6和7中可以看出當混合Nd含量大于11.76at％的粉末與Nd含量小于11.76at％的粉末時獲得了高的磁性能。
實施例6圖9顯示了在制造本發(fā)明中的納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中使用的α-Fe粉末顆粒的SEM顯微照片。α-Fe粉末的平均顆粒尺寸為約3-4微米。這種α-Fe粉末具有0.2wt％的相對高的氧含量。作為比較，所用的Nd-Fe-B粉末具有僅為0.04-0.06wt％的非常低的氧含量。
圖10是在制造本發(fā)明中的納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中使用的α-Fe粉末顆粒橫截面的SEM顯微照片。可以從α-Fe粉末顆粒的橫截面中觀察到納米范圍內(nèi)的小晶粒和接近1微米的大晶粒。另外，還觀察到碳化物相(淺灰色)。
圖11顯示了在制造本發(fā)明中的納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體中使用的α-Fe粉末顆粒的SEM/EDS分析結(jié)果。明顯地，該粉末是基本上純凈的Fe，具有少量的雜質(zhì)，例如C、O和Al。
圖12顯示了從使用與8.3wt％α-Fe粉末混合的Nd13.5Fe80Ga0.5B6合成的熱壓且熱變形的磁體壓碎的非排列粉末的x-射線衍射圖。該磁體表示為Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]。從該XRD圖中可以識別出α-Fe相的峰。
圖13顯示了熱成型的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體的SEM顯微照片，表明有Nd-Fe-B帶和α-Fe相。使用與8.3wt％α-Fe粉末混合的Nd＝13.5at％的合金粉末合成該磁體。在25kpsi下于620℃進行2分鐘熱成型。
圖14顯示了與圖13所示相同的磁體在更大的放大倍數(shù)下的SEM顯微照片?？梢钥闯?0-30微米的大的α-Fe相。
圖15顯示了熱成型的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[92wt％/8wt％]磁體的去磁曲線，表現(xiàn)出扭曲的第2象限去磁曲線，表明了硬磁和軟磁相間的非有效界面交換耦合。在25kpsi下于620℃進行2分鐘熱成型。
實施例7對通過混合富Nd的Nd-Fe-B合金粉末和α-Fe粉末制備的熱成型的各向同性納米復合Nd-Fe-B/α-Fe磁體進行熱變形導致α-Fe相尺寸減小并且分布改善。
圖16顯示了熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體的SEM背散射電子圖像。暗的相是α-Fe。在940℃下進行4分鐘的熱變形，高度降低67％。在熱變形后，α-Fe相的尺寸略微減小。
圖17顯示了熱變形的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[92wt％/8wt％]磁體的SEM二次電子圖像。在900℃下進行5分鐘的熱變形，高度降低70％。通過形成層狀α-Fe相，在熱變形后α-Fe相的分布得到改善。
實施例8圖18顯示了使用與2wt％α-Fe混合的具有13.5at％Nd含量的Nd-Fe-Ga-B合金粉末合成的熱成型且熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[98wt％/2wt％]磁體的去磁曲線。在600℃進行2分鐘熱成型并且在880℃下進行4分鐘的熱變形，高度降低68％。如圖18所示的平滑的去磁曲線表明了有效的硬磁/軟磁界面交換耦合。
實施例9圖19顯示了使用與8.3wt％α-Fe混合的具有13.5at％Nd含量的Nd-Fe-Ga-B合金粉末合成的熱成型且熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體的去磁曲線。在640℃進行2分鐘熱成型并且在940℃下進行5分鐘的熱變形，高度降低71％。
該磁體的總Nd含量非常接近11.76at％的化學計量值。但是，如圖12所示，該磁體的無規(guī)粉末樣品的x-射線圖表現(xiàn)出與強的α-Fe峰耦合的四方2∶14∶1晶體結(jié)構(gòu)，表明存在相對大分數(shù)的α-Fe相。也可以從如圖16中所示的SEM圖像中直接看出α-Fe相的存在。
因為熱成型和熱變形時間短，所以沒有充足的時間擴散以完成并達到化學平衡條件。因此，熱成型且熱變形的各向異性磁體可以同時具有富稀土相和軟磁相，即使總的稀土含量可能小于化學計算量。甚至當總稀土含量大于化學計算量時，磁體仍可能包含軟磁相。因此，這類Nd-Fe-B/α-Fe納米復合磁體的Nd含量可以在從約2at％直至約14at％的寬廣范圍內(nèi)，如圖58中所示。因此，應當清楚的是以所述方式形成的納米復合稀土永磁體可以處于化學非平衡條件下。納米復合磁體，例如Nd2Fe14B/α-Fe、Nd2Fe14B/Fe-Co、Pr2Fe14B/α-Fe、Pr2Fe14B/Fe-Co、PrCo5/Co、SmCo5/Fe-Co、SmCo7/Fe-Co、Sm2Co17/Fe-Co中的稀土含量可以小于、等于或者大于化學計量。
實施例10圖20顯示了熱成型且熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[92.1wt％/7.9wt％]磁體的斷裂表面的SEM顯微照片，表現(xiàn)出伸長且排列的晶粒。在640℃進行2分鐘熱成型并且在940℃下進行2分鐘的熱變形，高度降低71％。
圖21顯示了熱成型且熱變形的Nd14Fe79.0Ga0.5B6/α-Fe[95wt％/5wt％]磁體的TEM顯微照片，表現(xiàn)出伸長且排列的晶粒。在550℃進行2分鐘熱成型并且在900℃下進行2分鐘的熱變形，高度降低70％。磁體具有(BH)max＝48MGOe。
圖22顯示了與圖21中所示相同的納米復合磁體的TEM顯微照片，表現(xiàn)出以界面處的大α-Fe顆粒和大Nd2Fe14B晶粒為特征的硬磁/軟磁界面。右上角顯示了伸長且排列的2∶14∶1晶粒。該圖表明硬磁/軟磁界面交換耦合比先前所理解的強得多。
實施例11
圖23顯示了以下塊狀各向異性磁體的XRD圖的比較(1)使用總稀土含量＝13.5at％的合金粉末和總稀土含量＝6at％的合金粉末合成的熱變形的納米復合Nd10.8Pr0.6Dy0.2Fe76.1Co6.3Ga0.2Al0.2B5.6磁體；(2)使用與8.3wt％α-Fe粉末混合的Nd＝13.5at％的合金粉末合成的熱變形的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/α-Fe[91.7wt％/8.3wt％]磁體；(3)商品化的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體。
如圖23中所示，第二種磁體相比第一種磁體表現(xiàn)出更好的晶粒排列，并且它與燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的晶粒排列相似。
實施例12圖24總結(jié)了α-Fe含量(wt％)對納米復合Nd14Fe79.0Ga0.5B6/α-Fe磁體的Br和MHc的影響。
圖25總結(jié)了α-Fe含量(wt％)對納米復合Nd14Fe79.0Ga0.5B6/α-Fe磁體的(BH)max的影響。
實施例13圖26顯示了使用與12.9wt％α-Fe粉末混合的Nd12.5Dy1.5Fe79.5Ga0.5B6合金粉末合成的Nd12.5Dy1.5Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[87.1wt％/12.9wt％]磁體的去磁曲線。在640℃進行2分鐘熱成型并且在930℃下進行3分鐘的熱變形，高度降低71％。
圖27總結(jié)了α-Fe含量(wt％)對納米復合N12.5Dy1.5Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[87.1wt％/12.9wt％]磁體的Br和MHc的影響。
圖28總結(jié)了α-Fe含量(wt％)對納米復合Nd12.5Dy1.5Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe[87.1wt％/12.9wt％]磁體的(BH)max的影響。
實施例14除了α-Fe粉末以外，在制造納米復合Nd-Fe-B/Fe-Co磁體中可以將Fe-Co合金粉末與Nd-Fe-B粉末混合。
圖29顯示了在制造本發(fā)明中的納米復合Nd-Fe-B/Fe-Co磁體時使用的Fe-Co粉末的SEM顯微照片。該粉末的顆粒尺寸≤50微米。
圖69顯示了Fe-Co顆粒的SEM斷裂表面，顯示了納米晶粒。
圖30顯示了具有(BH)max＝48MGOe的Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體的SEM背散射電子圖像。使用與5wt％Fe-Co粉末混合的Nd13.5Fe80Ga0.5B6合金粉末合成該磁體。暗灰色相是Fe-Co。在630℃進行2分鐘熱成型并且在930℃下進行3分鐘的熱變形，高度降低71％。熱變形似乎對改善軟磁Fe-Co相分布僅起著小的作用。
圖31顯示了Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體的SEM顯微照片。明顯地，在熱變形后Fe-Co相保持原始的球形。
圖32顯示了Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體的SEM背散射電子圖像，在磁體中顯示出不同的區(qū)域。區(qū)域1是純Fe-Co；區(qū)域2是擴散區(qū)；區(qū)域3是Nd-Fe-B基體相；并且區(qū)域4的白斑富含Nd和氧。
圖33顯示了對Nd13.5Fe80Ga0.5B6/Fe-Co[95wt％/5wt％]磁體不同區(qū)域的SEM/EDS分析結(jié)果。
圖34顯示了各向異性的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co[97wt％/3wt％]磁體的去磁曲線。在600℃進行2分鐘熱成型并且在920℃下進行2.5分鐘的熱變形，高度降低71％。平滑的去磁曲線表明了有效的硬磁/軟磁界面交換耦合。考慮如圖29-32所示的Fe-Co粉末的非常大的顆粒尺寸(≤50微米)，硬磁Nd14Fe79.5Ga0.5B6與軟磁Fe-Co相之間的界面交換耦合比先前理解的強得多。根據(jù)現(xiàn)有的界面交換耦合模型，軟磁相的上限是約20-30納米。但是，在本發(fā)明中合成的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co[97wt％/3wt％]磁體中，F(xiàn)e-Co相可以大至50微米，大概為現(xiàn)有模型中尺寸的2000倍大。
圖35顯示了Fe-Co含量(wt％)對納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的Br和MHc的影響。
圖36顯示了Fe-Co含量(wt％)對納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的(BH)max的影響。
實施例15圖42顯示了在使用Fe-Co-V靶RF濺射8小時后Nd13.5Fe80Ga0.5B6粉末的SEM顯微照片和SEM/EDS分析結(jié)果。本發(fā)明中使用的Fe-Co-V合金的組成是49wt％Fe、49wt％Co和2wt％V。
圖43顯示了在RF濺射3小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。在580℃進行2分鐘熱成型并且在920℃下進行2分鐘的熱變形，高度降低77％。
圖44顯示了在DC濺射8小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。在600℃進行2分鐘熱成型并且在930℃下進行2分鐘的熱變形，高度降低71％。
圖45顯示了在DC濺射21小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。在630℃進行2分鐘熱成型并且在940℃下進行5分鐘的熱變形，高度降低71％。
圖46顯示了在DC濺射21小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。在630℃進行2分鐘熱成型并且在930℃下進行6分鐘的熱變形，高度降低71％。
實施例16圖47顯示了在脈沖激光沉積6小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。在630℃進行2分鐘熱成型并且在930℃下進行5.5分鐘的熱變形，高度降68％。
實施例17圖48顯示了在室溫下在FeSO4-CoSO4-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆1小時后Nd14Fe79.5Ga0.5B6的SEM顯微照片和SEM/EDS分析結(jié)果。
圖49顯示了在FeSO4-CoSO4-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆15分鐘后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。在620℃進行2分鐘熱成型并且在950℃下進行3分鐘的熱變形，高度降71％。
圖50顯示了在FeSO4-CoSO4-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆1小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。在620℃進行2分鐘熱成型并且在950℃下進行5分鐘的熱變形，高度降71％。
圖51顯示了在50℃下在FeCl2-CoCl2-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆2小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。在620℃進行2分鐘熱成型并且在960℃下進行5分鐘的熱變形，高度降71％。
實施例18圖52顯示了在FeCl2-CoCl2-NaH2PO2-Na3C6H5O7溶液中化學涂覆1小時后制備的納米復合Nd14Fe79.5Ga0.2B6/Fe-Co磁體的去磁曲線。在空氣中于620℃進行2分鐘熱成型并且在960℃下進行4分鐘的熱變形，高度降71％。
實施例19可以通過使用電涂覆來進行粉末涂覆。
圖53是用于電涂覆的設備的示意圖。對于電涂覆，使用α-Fe或Fe-Co-V合金作為陽極。
圖54顯示了在室溫下在FeCl2-CoCl2-MnCl2-H3BO3溶液中電涂覆0.5小時后的Nd14Fe79.5Ga0.5B6的SEM顯微照片。
圖55顯示了在2伏-1安下于室溫中在FeCl2-CoCl2-MnCl2-H3BO3溶液中電涂覆0.5小時后制備的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/Fe-Co-V磁體的去磁曲線。在620℃進行2分鐘熱成型并且在960℃下進行6分鐘的熱變形，高度降低71％。
圖56顯示了在60伏-0.4安下于室溫中在非水LiClO4-NaCl-FeCl2溶液中電涂覆1.5小時后制備的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe磁體的去磁曲線。在600℃進行2分鐘熱成型并且在940℃下進行2.5分鐘的熱變形，高度降低71％。
圖57顯示了在3伏-2安下于室溫中在FeCl2-CoCl2-MnCl2-H3BO3溶液中電涂覆0.5小時后制備的Nd14Fe79.5Ga0.5B6/α-Fe磁體的SEM顯微照片。在620℃進行2分鐘熱成型并且在960℃下進行7分鐘的熱變形，高度降低71％。
已經(jīng)詳細并參考本發(fā)明的優(yōu)選實施方案對本發(fā)明進行了描述，顯然可以在背離本發(fā)明的范圍的情況下進行修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其包含至少一種硬磁相和至少一種軟磁相，其中所述至少一種硬磁相包含至少一種稀土-過渡金屬化合物，其中以原子百分數(shù)表示的硬磁相組成為RxT100-x-yMy，并且其中R選自稀土、釔、鈧或者它們的組合，其中T選自一種或多種過渡金屬，其中M選自IIIA、IVA、VA族元素或者它們的組合，并且其中x大于相應稀土-過渡金屬化合物中R的化學計算量，其中y是0-約25，并且其中所述至少一種軟磁相包含至少一種含有Fe、Co或Ni的軟磁材料。
2.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述至少一種稀土-過渡金屬化合物具有選自1∶5、1∶7、2∶17、2∶14∶1或1∶12的原子比R∶T或R∶T∶M。
3.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述稀土選自Nd、Sm、Pr、Dy、La、Ce、Gd、Tb、Ho、E r、Eu、Tm、Yb、Lu、稀土金屬混合物、或者它們的組合。
4.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述稀土-過渡金屬化合物選自Nd2Fe14B、Pr2Fe14B、PrCo5、SmCo5、SmCo7或Sm2Co17。
5.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中T選自Fe、Co、Ni、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Cu、Zn、Cd、或者它們的組合。
6.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中M選自B、Al、Ga、In、Tl、C、Si、Ge、Sn、Sb、Bi、或者它們的組合。
7.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述至少一種軟磁材料選自α-Fe、Fe-Co、Fe-B、包含F(xiàn)e、Co或Ni的合金、或者它們的組合。
8.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述軟磁相分布在所述硬磁相的基體中。
9.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述塊狀各向異性納米復合稀土永磁體中軟磁相的分數(shù)為約0.5vol％-約80vol％。
10.權(quán)利要求8的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述至少一種軟磁相具有約2納米-約100微米的尺寸。
11.權(quán)利要求8的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述軟磁相作為層分布在所述硬磁相的基體中。
12.權(quán)利要求9的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述層的厚度是約2納米-約20微米。
13.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中硬磁晶粒分布在所述軟磁相的基體中。
14.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述塊狀各向異性納米復合稀土永磁體具有約1nm-約1000nm范圍內(nèi)的平均晶粒尺寸。
15.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述塊狀各向異性納米復合稀土永磁體處于化學非平衡條件下。
16.權(quán)利要求15的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中所述塊狀各向異性納米復合稀土永磁體包含富稀土相和軟磁相。
17.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中內(nèi)稟矯頑力大于約5kOe。
18.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中剩磁大于約10kG。
19.權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體，其中最大能積大于約15MGOe。
20.一種通過破碎權(quán)利要求1的塊狀各向異性納米復合稀土永磁體制備的各向異性納米復合稀土永磁體的粉末。
21.一種的粘結(jié)各向異性納米復合稀土永磁體，其通過向權(quán)利要求20的各向異性納米復合稀土永磁體的粉末中添加粘結(jié)劑并且在磁場中使所述各向異性納米復合稀土永磁體的粉末和粘結(jié)劑成型而制備。
22.一種制造塊狀各向異性納米復合稀土永磁體的方法，所述永磁體包含至少一種硬磁相和至少一種軟磁相，其中所述至少一種硬磁相包含至少一種稀土-過渡金屬化合物，其中以原子百分數(shù)表示的硬磁相組成為RxT100-x-yMy，并且其中R選自稀土、釔、鈧或者它們的組合，其中T選自一種或多種過渡金屬，其中M選自IIIA、IVA、VA族元素或者它們的組合，并且其中x大于相應稀土-過渡金屬化合物中R的化學計算量，其中y是0-約25，并且其中所述至少一種軟磁相包含至少一種含有Fe、Co或Ni的軟磁材料；所述方法包括提供至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金，其中所述稀土-過渡金屬合金具有大于相應稀土-過渡金屬化合物中的化學計算量的有效稀土含量；提供至少一種選自稀土-過渡金屬合金的粉狀材料，其中所述稀土-過渡金屬合金具有小于相應稀土-過渡金屬化合物中的化學計算量的有效稀土含量；軟磁材料；或者它們的組合；混合所述至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金和所述至少一種粉狀材料；以及進行至少一種選自下面的操作將所述混合的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金和至少一種粉狀材料成型以形成塊狀各向同性納米復合稀土永磁體；或者，將所述塊狀各向同性納米復合稀土永磁體，或所述混合的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金和至少一種粉狀材料熱變形以形成塊狀各向異性納米復合稀土永磁體。
23.權(quán)利要求22的方法，其中使用選自快速凝固方法、機械合金化或者機械碾磨的方法制備所述粉狀稀土-過渡金屬合金。
24.權(quán)利要求22的方法，其中所述粉狀稀土-過渡金屬合金的顆粒尺寸是約1微米-約1000微米。
25.權(quán)利要求22的方法，其中所述至少一種粉狀材料是至少一種軟磁材料。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述軟磁材料選自α-Fe、Fe-Co、Fe-B、或者包含F(xiàn)e、Co或Ni的合金、或者它們的組合。
27.權(quán)利要求25的方法，其中所述軟磁材料的顆粒尺寸是約10納米-約100微米，并且晶粒尺寸小于約1000納米。
28.一種制造塊狀各向異性納米復合稀土永磁體的方法，所述永磁體包含至少一種硬磁相和至少一種軟磁相，其中所述至少一種硬磁相包含至少一種稀土-過渡金屬化合物，其中以原子百分數(shù)表示的硬磁相組成為RxT100-x-yMy，并且其中R選自稀土、釔、鈧或者它們的組合，其中T選自一種或多種過渡金屬，其中M選自IIIA、IVA、VA族元素或者它們的組合，并且其中x大于相應稀土-過渡金屬化合物中R的化學計算量，并且y是0-約25；其中所述至少一種軟磁相包含至少一種含有Fe、Co或Ni的軟磁材料；所述方法包括提供至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金，其中所述稀土-過渡金屬合金具有不小于相應稀土-過渡金屬化合物中的化學計算量的有效稀土含量；用至少一種軟磁材料涂覆所述至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金；以及進行至少一種選自下面的操作將所述涂覆的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金成型；或者將所述成型的涂覆的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金、或涂覆的至少一種粉狀稀土-過渡金屬合金熱變形。
全文摘要
一種塊狀各向異性納米復合稀土永磁體。還描述了制造這種塊狀各向異性納米復合稀土永磁體的方法。
文檔編號H01F41/02GK1985338SQ200580022086
公開日2007年6月20日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者劉世強, 李 東 申請人:代頓大學