稀土纳米材料.pdf

1996年第17卷第2期稀土

一稀土纳米材料O,s

钟俊辉0．；

(北京有色金属研究总院北京100088)

摘要稀土纳米材料是一种新型材料，已经引起^们的极大趣奉文练述了稀土纳米
料的进展．着重叔进了穑土永磁材辩，稀土化合物纳米柑末、稀土台金和复合对科。
关-调苎圭材料!奎!化合物复I十寸料

纳米材料是一种应用前景广阔的新型材粉是在氩气氛下行星式球磨机内进行台金
料，被认为是2l世纪的新材料。纳米材料包化，将各种元素粉柬混台+与直径]0ram黔
括纳米粉末、纳米多L材料、纳米致密材料以钢球一起装入球磨机容器内。球磨时铁和钕
及纳米复合材料等。纳米材料和技术是指以的颗粒相互碰撞冷焊在一起，并通过碰撞将
纳米级超细晶粒为基础的材料和技术。由于硼捕获并镶嵌在Fe／Nd界面内．再进一步球
纳米材料具有许多特殊的性能，引起人们的磨则得到细化的层状显微组织。球磨30h后
高度重视。近年来纳米材料发展很快，特别是进行热处理(600C，lh)才形成NdFeB硬
日本做了大量的基础研究和开发工作，目前磁相。在700C近火15~30min，可以获得最
已研制和生产出一百多种纳米粉末，纳米粉佳矫顽力，Nd。FeB相的晶粒大小约为
末的月产量已达到吨级n我国在纳米粒子50nm。机械合金化制得的球磨粉经过退火
(700C，30min)即得到各向同性磁粉，这种
●的研制方面近年来发展迅速，目前全国有30
多个单位从事纳米材料的研究．研制成功一磁粉加入树脂，就可得到粘结型MM1永磁
批纳米材料的制备工艺和设备，制备了金属、材料，其矫顽力为15．8kA／cm。各向同性磁
合金、陶瓷、氧化物等纳米粉末和多种纳米复粉用等轴热压成形法可制得各向同性MM2
合材料，我国纳米材料的科学技术已进入世压制磁体．在600C以上和1000Pa压力下进
界先进行列“。行热压，可制得致密的磁体。MM2磁体的矫
稀土纳米材料是一种十分重要的材料．顽力为16．1kA／cm。各向同性磁粉采用模压
正在进行研究和开发，下面扼要介绍稀土纳镦锻．通过热变形实现织构化，可制得各向异
米永磁材料、稀土纳米复合材料和稀土纳米性磁体MM3，其矫顽力仅为10．7kA／cm．但
粉末的研制进展。剩磁得到改善，为1．25T．磁能稷达到
295kJ／m，其质量可以和粉末冶金法或快淬
1纳米晶稀土永磁材料法生产的相媲美。用机械合金化法也制得了
德国西门子公司采用机械合金化及随后SmFe：iN磁体．是在机械台金化后真空退
进行固态反应的方法研制出纳米晶稀土永磁火形成SmFe再经过氮化处理后得到各
材料，如Nd—Fe—B、Sm—Fe—N磁体。Nd—Fe—B向同性磁体，其剩磁为0．71T，室温矫顽力为

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23．5kA／cm，最大磁能积为87kJ／m，这些性性列于表3中。
能是其它方法制备的SmFe”N所达不到
衰1硬磁材料23~140c的可逆沮生象蠹
的

日本住友特殊金属公司制得的纳米晶种类剩磁‘／k)矫顽力(，k)
Nd—Fe—B磁体具有如下特性“：(1)低稀土浓
度，其成分为Nd35FeatB5Co3～5Cro～5
M原子A0(M—A1．Si，Cu，Ga，Pd，Ag．Pt，
Au)，同其它Nd—Fe—B磁体(NEoMAx、
MQ)相比，稀土浓度低～，因此价格较
低；(2)组织均匀．纳米Nd—Fe—B平均粒度为■
2onm以下的超镦细晶粒，能为各种成形方
法提供更合适的磁粉，内部磁性均匀；(3)温
度特性好，各种永磁材料23～140"C的可逆’
温度系数如表1所示}(4)经时变化小，在
衰2纳米磁体和MQ磁俸的一化增■
120℃经过1000小时，加铬纳米Nd：Fe—B，再
材料单证表面税的氧化增重
次脉冲充磁减磁率为3．3，而MQ磁体的
(100g／m)
为9．4}(5)耐候性、耐蚀性好．MQ磁体在
300"C下急剧氧化，重量增加，纳米磁体在Nds5Fe“B】lsCn0．1l
300℃重量还投有增加。在温度80C，相对温NdFe5BIt5Co|5O．3l
度90．放置2ooh．纳米磁体和MQ磁体的Nd35r~,-lFer3Bls5ConGa10．45
氧化增重列在表2中。NdlP¨B(啪’2．1O
纳米Nd—Fe—B压缩成形粘结磁体的特
●
衰3纳米Nd-Fe—B粘培磁俸的特性

最近研制成功硬磁体和软磁体结合的复也制得了FeB—Nd。FeB纳米复合粘结磁
台磁体，最大磁能积达到125MGOe，约为体。其工艺是：原料合金熔炼一急冷凝固翩成
NdFeB磁体理论值(64MGOe)的2倍。。此非晶台金一热处理析出纳米晶粒一同树脂混
复合磁体是把厚度2．4nm的Sm：FeN(硬合成形固化一各向同性粘结磁体的制造。制
磁)同厚度9nm的FeCo(软磁体)