高稳定性钴基永磁体、其制备方法及调控方法技术

本发明专利技术提供了一种高稳定性钴基永磁体、其制备方法及调控方法。所述永磁体主要由Co、Ni、Al、Ti、Cu、Fe及Nb等元素组成，所述永磁体具有周期调幅的纳米双相结构，所述纳米双相结构由结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相组成，并且Nb元素在富AlNi基体相中偏聚分布。进一步的，所述富FeCo析出相具有细长棒状结构，并周期弥散分布在所述的富AlNi基体相中，且所述富FeCo析出相的轴向与所述柱状晶的轴向平行。本发明专利技术在所述永磁体的制备中通过严格控制定向凝固和热处理工艺，调节Co及Nb元素含量而调整磁体相结构、形貌及析出相的磁特性，从而调控磁体剩磁温度稳定性，得到剩磁随温度升高线性降低，且温度系数优于万分之一的高稳定性钴基永磁体。

【技术实现步骤摘要】
高稳定性钴基永磁体、其制备方法及调控方法
本专利技术涉及一种永磁合金及其制备工艺，特别涉及一种高稳定性钴基永磁体，其制备方法及调控方法。
技术介绍
永磁材料一般用作磁场源，应用于航天航空精密仪表及通信中的磁性元件，要求在不同环境下以及外界条件变化时，磁体提供的磁场要保持稳定，以保证仪器的精密度和工作可靠性。引起磁性能变化的外界因素有温度、时间、电磁场、振动与冲击、射线与化学作用等，其中温度稳定性是永磁材料最关键也是最基本的稳定性要求。在已发现的永磁材料中，Co基永磁是温度稳定性最好的永磁材料，如Alnico、SmCo5、Sm2Co17磁体，其中Alnico永磁合金比SmCo永磁合金具有更高的居里温度(～1163K)，Alnico5剩磁温度系数低于0.02％/℃，工作温度在873K以上，同时具有优异的温度和时间稳定性。长期以来，国内外的研究者基本认为通过添加重稀土的方式可以有效的改善稀土永磁材料的温度稳定性。永磁材料磁性能的温度稳定性主要包括两方面，一个是在一定温度范围内的温度系数；另一个是在不同温度范围内温度系数的波动，即磁性能随温度升高是否呈线性变化，永磁材料的应用对这两种指标都很关注和重视。现阶段，低温度系数永磁合金的研究热点主要集中于稀土永磁合金方面，而对于Alnico合金这种非稀土金属永磁材料温度稳定性的改善方法研究和关注的比较少。例如，CN104183349A公开了添加至少两种重稀土元素制备低温度依赖性钐钴基永磁体，重稀土元素与过渡金属形成的化合物在一定范围内可以形成正的温度系数，能有效降低剩磁温度依赖性。铝镍钴金属合金与稀土永磁合金磁性机理并不相同，因此通过添加重稀土元素改善剩磁温度系数的方法不适用。CN103266257A公开了调节Co元素含量，调整熔炼和热处理工艺得到优异的晶粒取向，从而改善剩磁温度系数。但该方法并不能改善剩磁温度系数的随温度的波动性，难以满足稳定性要求高的场合使用。所以，探索具有新型结构的钴基永磁体，以实现钴基永磁体的高磁性能、低温度系数和高的温度稳定性，不仅有利于满足高稳定性场合的使用要求，而且为简单调控钴基永磁材料的磁性能和温度稳性提供了新的方法和思路。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种高稳定性钴基永磁体，其制备方法及调控方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：在一些实施例中提供了一种高稳定性钴基永磁体，包含有Co、Ni、Al、Ti、Cu、Fe及Nb元素，其中所述永磁体具有周期调幅的纳米双相结构，所述纳米双相结构由结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相组成，并且Nb元素在富AlNi基体相中偏聚分布。进一步的，所述永磁体包含按照质量百分比计算的如下组分：Co30％～38％，Ni10％～15％，Al5％～8.5％，Ti0～6.5％，Cu2％～5％，Nb0～2％，其余部分包含Fe。进一步的，所述永磁体的晶粒由平行排列的柱状晶组成，所述富FeCo析出相具有细长棒状结构，并周期弥散分布在所述的富AlNi基体相中，且所述富FeCo析出相的轴向与所述柱状晶的轴向平行。进一步的，所述永磁体磁能积大于11MGOe，且所述永磁体在室温至180℃的剩磁温度系数低于-0.01％/℃，并且剩磁随温度升高而线性降低。在一些实施例中提供了一种制备所述高稳定性钴基永磁体的方法，其包括：将包含Co、Ni、Al、Ti、Cu、Fe及Nb的原料混合熔炼形成均匀合金液，再将所述合金液浇铸于模具中定向凝固成型，形成毛坯件；将毛坯件在1200℃～1300℃进行固溶处理后，再置入磁场中冷却至800℃以下，之后迅速转入温度为810～830℃的磁场中进行磁场等温热处理，其后进行多级回火工艺处理，获得所述高稳定性的钴基永磁体；所述永磁体具有周期调幅的纳米双相结构，所述纳米双相结构由结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相组成，并且Nb元素在富AlNi基体相中偏聚分布。在一些实施例中提供了一种调控所述钴基永磁体磁性能的方法，其包括：通过调整所述永磁体中Co元素的含量而调节富FeCo析出相中Fe和Co元素原子百分数，进而调节所述富FeCo析出相和富AlNi基体相的结构、形貌及磁特性，最终调控所述永磁体剩磁的温度稳定性；和/或，通过调整所述永磁体中Nb的含量而调节所述富AlNi基体相的成分及形貌的均匀性，最终调控所述永磁体剩磁温度系数随温度的波动性。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：通过在钴基永磁体制程中严格控制定向凝固和热处理工艺、调节Co及Nb元素含量、调整磁体相结构、形貌及析出相的磁特性，从而调控磁体剩磁温度稳定性，得到剩磁随温度升高线性降低，且温度系数优于万分之一的高稳定性的钴基永磁体。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1所获钴基永磁体的XRD图；图2a-图2b为本专利技术实施例1所获钴基永磁体的TEM照片；图3为本专利技术实施例2所获钴基永磁体的XRD图；图4为本专利技术实施例2所获钴基永磁体的TEM照片；图5为本专利技术对比例1所获钴基永磁体的XRD图；图6位本专利技术对比例2所获得钴基永磁体的XRD图；图7为本专利技术对比例2所获钴基永磁体的TEM照片；图8位本专利技术对比例3所获得钴基永磁体的XRD图；图9为本专利技术对比例3所获钴基永磁体的TEM照片。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践发现，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术的一个方面的一个实施例提供了一种高稳定性钴基永磁体，包含有Co、Ni、Al、Ti、Cu、Fe及Nb元素，其中，所述永磁体具有周期调幅的纳米双相结构，所述纳米双相结构由结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相组成，并且Nb元素在富AlNi基体相中偏聚分布。更确切的说，所述高稳定性钴基永磁体的微观结构由纳米尺寸的两相组成，即结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相，其中富FeCo析出相为磁性的析出相，富AlNi基体相为弱磁性基体相，两相周期调幅分布。并且所述Nb元素偏聚分布在富AlNi基体相中。其中，所述的“周期调幅”，其含义是本领域技术人员知悉的。例如，可以解释为，前述的该两相相互间隔周期性排列。在一些实施例中，所述永磁体包含的组分如下(wt％)：Co30％～38％，Ni10％～15％，Al5％～8.5％，Ti0～6.5％，Cu2％～5％，Nb0～2％，余量为Fe。进一步的，所述永磁体的晶粒由平行排列的柱状晶组成，所述富FeCo析出相具有细长棒状结构，并周期弥散分布在所述的富AlNi基体相中，且所述富FeCo析出相的轴向与所述柱状晶的轴向平行。更进一步的，沿着柱状晶轴向，所述富FeCo析出相呈细长棒状且均匀弥散分布在富AlNi基体相中，而沿着柱状晶径向，所述富FeCo析出相呈正方形且弥散分布在富AlNi基体相中。进一步的，所述富FeCo析出相的直径为20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高稳定性钴基永磁体，包含有Co、Ni、Al、Ti、Cu、Fe及Nb元素，其特征在于：所述永磁体具有周期调幅的纳米双相结构，所述纳米双相结构由结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相组成，并且Nb元素在富AlNi基体相中偏聚分布。

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性钴基永磁体，包含有Co、Ni、Al、Ti、Cu、Fe及Nb元素，其特征在于：所述永磁体具有周期调幅的纳米双相结构，所述纳米双相结构由结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相组成，并且Nb元素在富AlNi基体相中偏聚分布。2.根据权利要求1所述的高稳定性钴基永磁体，其特征在于：所述永磁体的晶粒由平行排列的柱状晶组成，所述富FeCo析出相具有细长棒状结构，并周期弥散分布在所述的富AlNi基体相中，且所述富FeCo析出相的轴向与所述柱状晶的轴向平行。3.根据权利要求2所述的高稳定性钴基永磁体，其特征在于：沿着柱状晶轴向，所述富FeCo析出相呈细长棒状且均匀弥散分布在富AlNi基体相中，而沿着柱状晶径向，所述富FeCo析出相呈正方形且弥散分布在富AlNi基体相中。4.根据权利要求1-3中任一项所述的高稳定性钴基永磁体，其特征在于：所述永磁体包括按照质量百分比计算的如下组分：Co30％～38％，Ni10％～15％，Al5％～8.5％，Ti0～6.5％，Cu2％～5％，Nb0～2％，其余部分包含Fe；和/或，所述富FeCo析出相的直径为20nm～50nm，长度≥300nm；和/或，所述富FeCo析出相和富AlNi基体相两相界晶面至少含有{100}晶面；和/或，所述富FeCo析出相中Fe与Co的原子百分含量之和≥85％，且Fe的原子百分含量大于Co的原子百分含量；和/或，所述永磁体磁能积大于11MGOe；和/或，所述永磁体在室温至180℃的剩磁温度系数低于-0.01％/℃，并且剩磁随温度升高而线性降低。5.根据权利要求4所述的高稳定性钴基永磁体，其特征在于：所述磁体的{100}晶面衍射峰的强度I<100>与{200}晶面衍射峰的强度I<200>之比≥0.05。6.一种高稳定性钴基永磁体的制备方法，其特征在于包括：将包含Co、Ni、Al、Ti、Cu、Fe及Nb的原料混合熔炼形成均匀合金液，再将所述合金液浇铸于模具中定向凝固成型，形成毛坯件；将毛坯件在1200℃～1300℃进行固溶处理后，再置入磁场中冷却至800℃以下，之后迅速转入温度为810～830℃的磁场中进行磁场等温热处理，其后进行多级回火工艺处理，获得所述高稳定性的钴基永磁体；所述永磁体具有周期调幅的纳米双相结构，所述纳米双相结构由结晶状均为立方结构的富FeCo析出相和富AlNi基体相组成，并且Nb元素在富AlNi基体相中偏聚分布。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：使所述感应熔炼炉将第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵江涛，孙颖莉，冯孝超，刘壮，李东，闫阿儒，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33