本发明提供了一种无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法。该方法将纳米晶钕铁硼粉末经热压处理得到各向同性磁体，再将各向同性磁体在无液相存在的条件下进行低速热变形或者蠕变热变形处理，制备各向异性钕铁硼磁体。与现有技术相比，本发明的优点在于：利用低速与蠕变变形促进晶界扩散和晶界蠕变、进而提升变形过程中晶界在压力作用下的定向演变，克服了现有技术在无液相条件下钕铁硼磁体织构难以形成或织构较弱的缺点，实现了无液相条件下钕铁硼磁体织构、剩磁、磁能积的同步提高，从而在无液相条件下获得了高性能各向异性钕铁硼磁体。
1.一种无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：①将纳米晶钕铁硼粉末经热压处理得到各向同性磁体；
②在变形过程中保证磁体中任何组分都不熔化，以及没有液相渗入磁体，将各向同性磁体进行低速热变形或蠕变热变形，制备各向异性磁体；
所述的低速热变形或者蠕变热变形的变形速率为1×10-6s-1～4×10-4s-1；
所述的变形速率是指沿着压力方向，在单位时间内的变形率，其计算方法为变形速率＝ΔH/H0/Δt，其中，H0指代沿着压力方向的初始高度，ΔH指代沿着压力方向变形Δt时间的变形高度。
2.如权利要求1所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的纳米晶钕铁硼粉末为单相钕铁硼快淬磁粉或球磨磁粉。
3.如权利要求1所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的纳米晶钕铁硼粉末是完全晶态，或者其中包含部分非晶态。
4.如权利要求1所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的纳米晶钕铁硼粉末的晶粒小于100nm。
5.如权利要求1所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的步骤①的制备过程如下：将纳米晶钕铁硼粉末放入热压模具中，将热压模具放入真空热压炉内，并抽真空至真空度优于7×10-2Pa，然后升温至压制温度进行热压，得到各向同性的磁体。
6.如权利要求5所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的压制温度为500～750℃。
7.如权利要求5所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：升温至压制温度的升温速率为50～250℃/min。
8.如权利要求5所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：压制时保压一定时间，保压时间为3min～40min。
9.如权利要求1所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的步骤②的制备过程如下：将各向同性磁体直接放入模具，或者根据需要放入金属包套后再放入模具中，抽真空至真空度优于7×10-2Pa或抽真空后充入高于102Pa氩气作为保护气体，然后升温至变形温度，在变形温度下进行压制变形。
10.如权利要求9所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的变形温度为450～650℃。
11.如权利要求10所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的变形温度为500～550℃。
12.如权利要求10所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：升温至变形温度的升温速率为10～150℃/min。
13.如权利要求10所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：变形前在变形温度预保温1～30min。
14.如权利要求10所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：变形结束后保温保压1～10min。
15.如权利要求10所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：变形结束后温度降至室温所需的时间为20～150min。
16.如权利要求1至15中任一权利要求所述的无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述的各向异性磁体的剩磁高于13kG，磁能积大于39MGOe。
一种无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于磁性材料技术领域，尤其涉及一种无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法。
背景技术
[0002] 钕铁硼永磁体作为目前性能最高的稀土永磁材料，在航空航天、交通运输、国防军事、医疗器械、计算机、电子通讯等各个领域都有着广泛的应用，已成为发展高新技术、新兴产业和社会进步的重要基础。特别是稀土永磁电机在风力发电、新能源汽车、节能电梯、节能空调等节能和新能源领域迅速发展，给稀土永磁材料提供了庞大的应用市场。
[0003] 提高磁体取向织构是提高磁体剩磁和磁能积的有效方法。热压热变形技术是实现磁体取向织构化的重要途径之一，其制备过程主要分为两个阶段：(1)热压阶段，是将钕铁硼永磁粉体在一定的温度和压力下压制为各向同性磁体，实现粉体预成型；(2)热变形阶段，是将热压过程得到的预成型体在一定温度下进一步变形成为所需块体，在热变形过程中，出现晶粒的变形、择优取向而实现微观结构织构化，即得到各向异性磁体。
[0004] 现有的钕铁硼热压热变形技术多在快速变形条件下完成，变形速率常为1×10-3s-1～2×10-1s-1，这种技术导致仅在外来扩散相熔化或磁体自身组分出现部分熔化的液相存在的变形条件下，经热变形技术获得的钕铁硼磁体才呈现明显织构，而对于无液相的情况，织构则难以形成或者织构很弱。这种无液相条件织构难以增强的技术现状，成为限制新一代超高性能永磁材料实现的关键因素之一。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：针对上述的技术现状而提供一种无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明经过大量实验探索，利用低速变形与蠕变变形促进晶界扩散和晶界蠕变，进而提升变形过程中晶界在压力作用下的定向演变，实现无液相条件下钕铁硼磁体织构和剩磁的提高。
[0007] 即，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无液相条件下高性能各向异性钕铁硼磁体的制备方法，采用热压热变形法，包括两个步骤：①将纳米晶钕铁硼粉末经热压处理得到各向同性磁体；②将各向同性磁体在无液相存在的变形条件下进行低速热变形或蠕变热变形，制备各向异性磁体。
[0008] 本发明中所述的变形速率是指沿着压力方向，在单位时间内的变形率，其计算方法为变形速率＝ΔH/H0/Δt，其中，H0指代沿着压力方向的初始高度，ΔH指代沿着压力方向变形Δt时间的变形高度。
[0009] 所述的钕铁硼粉末是以金属间化合物Re2Fe14B为基础的纳米晶快淬磁粉或球磨磁粉，主要成分为稀土元素钕(Nd)、铁(Fe)、硼(B)，为了获得不同性能部分钕可用镝(Dy)、镨(Pr)等其他稀土金属替代。
[0010] 所述的纳米晶钕铁硼粉末可以是完全晶态，也可以包含部分非晶态，磁粉晶粒优选小于100nm。
[0011] 所述的步骤②中，无液相存在的变形条件是指在变形过程中通过温度控制、扩散相控制，以及包套条件、润滑条件、垫片条件等的控制，实现在变形过程中保证磁体中任何组分都不熔化，以及没有液相渗入磁体。
[0012] 作为优选，所述的步骤①的制备过程如下：
[0013] 将纳米晶钕铁硼粉末放入热压模具中，将热压模具放入真空热压炉内，并抽真空-2至真空度优于7×10 Pa，然后升温至压制温度进行热压，得到各向同性的磁体，所述的压制温度优选为500～750℃。作为进一步优选，升温至压制温度的升温速率为50～250℃/min；
压制时优选保压一定时间，保压时间优选为3min～40min。
[0014] 作为优选，所述的步骤②的制备过程如下：
[0015] 将各向同性磁体直接放入模具，或者根据需要放入金属包套后再放入模具中，抽真空至真空度优于7×10-2Pa或抽真空后充入高于102Pa氩气作为保护气体，然后升温至变形温度，在变形温度下进行热压变形。
[0016] 进一步优选，所述的变形温度为450～650℃，优选为500～550℃。
[0017] 进一步优选，升温至变形温度的升温速率为10～150℃/min。
[0018] 进一步优选，变形前优选在变形温度预保温1～30min。
[0019] 进一步优选，变形结束后优选保温保压1-10min；变形结束后温度降至室温所需的时间优选为20～150min。
[0020] 所述的步骤②中，热变形过程中使用的热变形装置不限，优选为真空感应热变形装置。
[0021] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能克服现有技术在无液相条件下钕铁硼磁体织构难以形成或织构较弱的缺点，有效地提升了无液相条件下钕铁硼磁体的变形织构，提高了磁体性能，其剩磁能够高于13kG，磁能积能够大于39MGOe，即，实现了在无液相条件下获得与有液相变形磁体相当的磁体剩磁和磁能积，因此是发展高性能永磁体的一种有效方法。
附图说明
[0022] 图1是对比实施例、实施例1以及实施例3中制得的钕铁硼永磁体垂直压力表面的X射线衍射图谱。
具体实施方式
[0023] 以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而不起任何限定作用。
[0024] 实施例1：
[0025] 本实施例中，原料为商用MQU-F快淬粉，利用热压热变形法制备各向异性钕铁硼永磁块体材料，具体步骤如下：
[0026] (1)将纳米晶MQU-F粉末在真空感应热压炉内压制成型，获得各向同性磁体。具体成型条件是：升温前真空度优于4×10-2Pa，然后以升温速率80～130℃/min升温至压制温度650℃进行热压，压制压力为210MPa，热压后进行保压3min。
[0027] (2)将(1)中得到的各向同性磁体装入不锈钢包套后再放入模具，在真空感应热压炉内经500℃变形至预定尺寸，获得500℃热变形温度下的各向异性钕铁硼磁体。具体变形过程是：热变形前将样品室真空抽至5×10-3Pa以下时，充入Ar气3×104Pa，之后以10～50℃/min升温速率升温至变形温度500℃，在变形温度预保温30min后开启变形过程，变形速率为4×10-4s-1。变形结束后保温保压2min，降温至室温所需时间为70～150min。
[0028] 实施例2：
[0029] 本实施例中，原料与实施例1中的原料完全相同，利用热压热变形法制备各向异性的钕铁硼永磁块体材料，具体步骤如下：
[0030] (1)与实施例1的步骤(1)完全相同；
[0031] (2)与实施例1的步骤(2)基本相同，所不同的是变形速率为1×10-4s-1。
[0032] 实施例3：
[0033] 本实施例中，原料与实施例1中的原料完全相同，利用热压热变形法制备各向异性的钕铁硼永磁块体材料，具体步骤如下：
[0034] (1)与实施例1的步骤(1)完全相同；
[0035] (2)与实施例1的步骤(2)基本相同，所不同的是变形速率为7.5×10-6s-1.[0036] 对比实施例：
[0037] 本实施例中，原料与实施例1中的原料完全相同，利用热压热变形法制备各向异性的钕铁硼永磁块体材料，具体步骤如下：
[0038] (1)与实施例1的步骤(1)完全相同；
[0039] (2)与实施例1的步骤(2)基本相同，所不同的是变形速率为1.5×10-3s-1。
[0040] 用X射线衍射仪测试观察上述对比实施例中制得的各向异性的钕铁硼永磁块体的磁体织构，结果如图1中的(a)图所示。
[0041] 用X射线衍射仪测试观察上述实施例1中制得的各向异性的钕铁硼永磁块体的磁体织构，结果如图1中的(b)图所示。
[0042] 用X射线衍射仪测试观察上述实施例3中制得的各向异性的钕铁硼永磁块体的磁体织构，结果如图1中的(c)图所示。
[0043] 上述实施例1～3以及对比实施例所制备的磁体各项磁性能见表1。
[0044] 表1：实施例1～3以及对比实施例中制得的各向异性钕铁硼永磁体的磁性能对比[0045]
[0046] 对比图1中的(a)(b)(c)图以及根据表1中的对比结果可知，利用低速和蠕变变形促进了晶界扩散和晶界蠕变，有效地提升了无液相存在情况的变形织构，提高了磁体性能，获得了与液相存在情况相当的高性能磁体。
[0047] 应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明。基于前面描述的原理和具体实施方案，本领域技术人员可以容易地做出修改或设计出其他等同实施方案。本领域技术人员应当理解这样的等同实施方案仍在本申请权利要求的范围之内。
