该发明属于磁性材料领域。 现有的稀土永磁材料已发展三代,第一、二代是以SmCo5和Sm2Co17型稀土-钴金属间的合金为代表的,见文献E.A.Nesbitt and J.H.Wernick Rare Earth Permanent Magnets Academie Press Newrork and Landon 1973。第三代发展为Nd2Fe14B型磁体,见文献M.Sagawa,F.Fujimura,N.Togawa,H.Yamamoto and Y.Matsuura,J.Appl.Phys,55(1984)2083。
由于第一、二代稀土永磁材料,其成分主要是钴,而钴的资源紧缺,材料成本昂贵。因而发展为以铁为主要成分的第三代Nd2Fe14B型的永磁材料,但该型磁体的温度性能欠佳,同时,且仅Nd2Fe14B型磁体,品种单一。见于上述的一、二、三代稀土永磁材料所存在的不足,仍需要开拓和发展新的稀土-铁永磁材料,本发明即为具有ThMn12型结构的稀土-铁永磁材料。
本发明的内容要点如下:
首先,ThMn12型结构的稀土-铁永磁材料,其成分为R(Fe1-xMx)12,其中R为稀土元素,M为第三元素,如M可为Mn、Al、Ti、Ga、Zn等元素,x的数值介于0.1-0.3。晶体结构为ThMn12型体心四方结构。x射线衍射谱线及晶格常数见附表。
附表:Sm(Ti0.1Fe0.9)12的x射线衍射谱线
晶格常数a=8.575
c=4.800
其中Sm(TiFe)12的磁性如下:
C轴为易磁化方向,各向异性场HA,当室温下,为104千奥;当温度为1.5K时,其HA为268千奥。居里温度Tc为600K。饱和磁化强度Ms,在室温下为935高斯;当温度为1.5K时,Ms为1027高斯。最大磁能积的理论值(BH)max约41兆高奥。
其次,在上述的R(Fe1-xMx)12成分中,掺杂适量(原子比0%至30%)的其它元素如Co、Ni、Cu、V、Cr、Mo、Zr代换等量的Fe或M可进一步提高磁性材料的居里温度Tc,即Tc可高达600-1000K,并提高饱和磁矩,如Fe原子的磁矩可从1.65μB-1.80μB,且磁体的矫顽力可达6千奥-9千奥。
此外,该发明ThMn12型结构地稀土-铁永磁体的制作采用了快冷固化工艺,制成高矫顽力的磁体。其内禀矫顽力的数值可达到6千奥-9千奥。
其快冷固化工艺过程及各参数如下:
在上述基础上,可继续兼以传统的烧结磁体工艺,即加以磨粉,磁场取向压型,烧结制造各向异性磁体。
由于该发明的磁性材料,其主要成分是铁,而铁的价格低廉、原料充足,然而性能又可代替SmCo5等稀土-钴永磁体。这是继Nd2Fe14B之后的一种新的稀土-铁永磁材料。它可广泛的应用于电器、电机以及电子仪表中。
实施例
冶炼母合金,成分采用SmTi(Fe1-xTx)12,其中T为上述的它种元素,x为0.0-0.2,配方时要附加过量的Sm(约在5%-30%之间)。
采用快冷固化工艺,用单辊快冷的方法制造非晶,冷却速率约25米/秒,对制取的非晶样品加热晶化,晶化温度约640℃,再进行热处理,处理温度约800℃,保温时间约10分钟。
磁体性能为居里温度Tc 600K-800K,内禀矫顽力iHc 6千奥-8千奥。