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高温混合永磁体及其形成方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510612272.1

申请日:

2015.09.23

公开号:

CN105469917A

公开日:

2016.04.06

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):H01F 1/057申请日:20150923|||公开
IPC分类号: H01F1/057; H01F1/047; H01F41/02 主分类号: H01F1/057
申请人: 福特全球技术公司
发明人: 李万锋; C柄·荣; 朱乐仪; 梁峰; 迈克尔·W·德格内尔; 杨俊
地址: 美国密歇根州迪尔伯恩市
优先权: 14/496,612 2014.09.25 US
专利代理机构: 北京铭硕知识产权代理有限公司11286 代理人: 刘灿强; 王秀君
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510612272.1

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.09.29|||2016.04.06

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

在至少一个实施例中,公开了一种混合永磁体及其形成方法。所述磁体可以包括Nd-Fe-B合金的多个各向异性区域和MnBi合金的多个各向异性区域。Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合金的区域可以在混合磁体内基本上均匀地混合。Nd-Fe-B区域和MnBi区域可以具有相同的或相似的尺寸。可以通过均匀地混合MnBi和Nd-Fe-B的各向异性粉末,在磁场中使粉末混合物取向,并且固结粉末混合物以形成各向异性的混合磁体,来形成该磁体。该混合磁体可以在高温下具有改善的矫顽力,同时仍维持高的磁化强度。

权利要求书

1.一种混合磁体,所述混合磁体包括:
Nd-Fe-B合金的多个各向异性区域;以及
MnBi合金的多个各向异性区域;
Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合金的区域在所述混合磁体内基本均匀地
混合。
2.根据权利要求1所述的磁体,其中,Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合
金的区域是基本上相同的尺寸。
3.根据权利要求1所述的磁体,其中,Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合
金的区域均具有100nm至50μm的尺寸。
4.根据权利要求1所述的磁体,其中,在所述磁体中MnBi合金与Nd-Fe-B
合金的比是按重量计从40/60至60/40。
5.根据权利要求1所述的磁体,其中,MnBi合金的区域是低温相MnBi。
6.根据权利要求1所述的磁体,其中,Nd-Fe-B合金的区域包括Nd2Fe14B。
7.根据权利要求1所述的磁体,其中,Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合
金的区域均是单一晶粒。
8.根据权利要求1所述的磁体,其中,Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合
金的区域中的每个在相同的方向上磁取向。
9.根据权利要求1所述的磁体,其中,所述磁体的表面区域相对于所述
磁体的主体区域具有增大的MnBi合金含量。
10.一种形成混合永磁体的方法,包括:
将Nd-Fe-B合金的多个各向异性颗粒和MnBi合金的多个各向异性颗粒
混合,以形成基本上均匀的磁性粉末;
在磁场中使所述均匀的磁性粉末取向;以及
使所述均匀的磁性粉末固结,以形成各向异性永磁体。

说明书

高温混合永磁体及其形成方法

技术领域

本公开涉及高温混合永磁体,例如,用于电机的高温混合永磁体。

背景技术

烧结的钕-铁-硼(Nd-Fe-B)磁体在当前的永磁体中具有最高的磁能积。
然而,烧结的Nd-Fe-B磁体具有大约312℃相对低的居里温度,这可能会妨
碍烧结的Nd-Fe-B磁体被用于诸如电动车辆和风力涡轮机的一些高温应用。
已经采取一些方法来改善烧结的Nd-Fe-B磁体的热稳定性。合金化是一种已
经被研究的方法。钴代替铁可以增大居里温度;然而,这种方法也可能减小
各向异性场从而降低磁体的矫顽力。另一种已经尝试的方法是镝(Dy)或铽
(Tb)代替Nd。添加这些重稀土元素可以显著地增大硬磁R2Fe14B(R=稀土)
相的各向异性场。尽管通过这种代替可以有效地增大烧结的Nd-Fe-B磁体的
矫顽力,但是Dy-Fe和Tb-Fe中这些重稀土元素的自旋矩与Fe的自旋矩之间
的反平行耦合导致饱和磁化强度显著减小。另外,Dy和Tb比Nd昂贵得多
并且相对于Nd很不丰富。

除合金化之外,另一提高Nd-Fe-B磁体的热稳定性的方法是形成混合磁
体,所述混合磁体是磁性质彼此补偿的不同永磁体的混合物。例如,一种具
有高磁化强度的磁体和另一种有高的热稳定性的磁体。由于偶极相互作用,
高磁化强度材料的耐热性可以由高热稳定性材料改善。在以前的研究中,已
经使用钐-钴(Sm-Co)合金作为高热稳定性材料,尤其是SmCo5和Sm2Co17,
因为与Nd2Fe14B相比它们具有高得多的居里温度。

发明内容

在至少一个实施例中,提供了一种混合磁体,所述混合磁体包括:Nd-Fe-B
合金的多个各向异性区域和MnBi合金的多个各向异性区域。Nd-Fe-B合金的
区域和MnBi合金的区域可以在混合磁体内基本均匀地混合。在一个实施例
中,Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合金的区域可以是基本上相同的尺寸,诸如
在100nm至50μm之间。

在磁体中MnBi合金与Nd-Fe-B合金的比可以是按重量计从40/60至
60/40。MnBi合金的区域可以是低温相(LTP)MnBi并且Nd-Fe-B合金的区
域可以包括Nd2Fe14B。在一个实施例中,Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合金
的区域均是单一晶粒。Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合金的区域中的每个可以
在相同的方向上磁取向。在一个实施例中,磁体的表面区域相对于磁体的主
体区域具有增大的MnBi合金含量。

在至少一个实施例中,提供了形成混合永磁体的方法。所述方法可以包
括混合Nd-Fe-B合金的多个各向异性颗粒和MnBi合金的多个各向异性颗粒
以形成基本上均匀的磁性粉末,在磁场中使均匀的磁性粉末取向,并固结均
匀的磁性粉末以形成各向异性永磁体。

在一个实施例中,Nd-Fe-B合金的颗粒和MnBi合金的颗粒可以是基本相
同的尺寸,诸如在100nm至50μm之间。混合步骤可以包括以MnBi与
Nd-Fe-B的比按重量计为40/60至60/40来混合Nd-Fe-B合金的颗粒和MnBi
合金的颗粒。固结步骤可以在300℃或更低的温度下执行,或可以包括放电
等离子体烧结或微波烧结。

在至少一个实施例中,提供了一种混合磁体,所述混合磁体包括Nd-Fe-B
合金的多个各向异性区域和MnBi合金的多个各向异性区域。Nd-Fe-B合金的
区域和MnBi合金的区域可具有1:2至2:1的尺寸比。

在一个实施例中,Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合金的区域均可具有100
nm至50μm的尺寸。Nd-Fe-B合金的区域和MnBi合金的区域可以在混合磁
体内基本上均匀地混合。在磁体中MnBi合金与Nd-Fe-B合金的比可以是按
重量计从40/60至60/40。在一个实施例中,磁体的表面区域相对于磁体的主
体区域具有增大的MnBi合金含量。

附图说明

图1是根据实施例的形成混合永磁体的工艺的示意图;以及

图2A、图2B和图2C是Nd2Fe14B磁体、MnBi磁体和公开的混合磁体
的示意性磁滞回线。

具体实施方式

按照要求,在这里公开了本发明的详细实施例;然而,将理解的是,所
公开的实施例仅是可以以各种可替换形式实施的本发明的举例说明。附图不
一定按比例绘出;一些特征可以被夸大或最小化以示出具体组件的细节。因
此,在这里所公开的特定结构性和功能性细节不被理解为限制性的,而是仅
作为教导本领域技术人员各种各样地应用本发明的代表性基础。

如在背景技术中所讨论的,已经研究Nd-Fe-B和Sm-Co混合磁体作为提
高Nd-Fe-B磁体的热稳定性的可能的方法。然而,Nd-Fe-B和Sm-Co混合磁
体具有一些缺点。已知的是,密度会影响磁体的能量密度和机械性能。由于
Nd-Fe-B和Sm-Co合金都是机械上非常硬的,所以为了得到相对高密度的混
合磁体,这些合金需要在高温下(例如,>700℃)被烧结或热压。然而,由
于在混合磁体的烧结或热压后,Nd-Fe-B和Sm-Co合金每个都需要它们自己
独特的热处理工艺,因此很难找到适合两种合金需求的单一的热处理过程。
另外,在烧结或热压期间可能发生Nd-Fe-B与Sm-Co合金之间的相互扩散,
这会产生问题。此外,尽管事实是Nd和Sm都可以形成具有相同晶体结构的
R2Fe14B或R2Co17相,但是这些合金具有不利的易基面各向异性,这会导致
低得多的矫顽力。

因此,为了提高Nd-Fe-B磁体的热稳定性,需要具有不同组成和不同处
理方法的混合磁体。在至少一个实施例中,提供了在高温下具有增大的矫顽
力的包括Nd-Fe-B和锰-铋(MnBi)合金的混合磁体。也提供了形成包括
Nd-Fe-B和MnBi合金的混合磁体的方法。

在至少一个实施例中,MnBi合金可以处于低温相(LTP)。在“Structure
andmagneticpropertiesoftheMnBilowtemperaturephase(MnBi低温相的结构
和磁性质)”(JournalofAppliedPhysics(应用物理杂志),2002年91卷7866
页)中描述了MnBi的LTP相,所述文章内容通过引用全部包含于此。当处
于LTP时,MnBi合金具有正的矫顽力温度系数(即,矫顽力随温度增大而
增大)。例如,在200℃,MnBi的矫顽力与在室温下大约10kOe相比可以达
到27kOe(依据处理条件)。此正温度系数与诸如Sm-Co或Nd-Fe-B的其他
磁性合金形成对比,并可以允许混合磁体在相对高的温度下维持磁化强度。
除了它的正的热系数之外,MnBi合金也具有与易变形钢相似的机械硬度。因
此,当用于混合磁体时,MnBi合金可以很好地用作一种“粘合(glue)材料”。
另一方面,Sm-Co合金是机械上坚硬的,因此当用于混合磁体时使致密化和
烧结工艺变得复杂。为了解决硬磁粉的问题,在过去已经使用树脂作为粘合
剂。然而,树脂的使用降低了混合磁体的工作温度并减小磁体的磁化强度。

参照图1,公开了形成混合磁体的方法以及由此形成的混合磁体。可以
使用任何合适的方法制备LTPMnBi的颗粒或粉末10。在至少一个实施例中,
MnBi合金被制备并随后被加工成粉末。可以用任何合适的方法制备该合金。
在一个实施例中,使用电弧熔炼工艺形成合金,随后进行退火步骤。可以通
过电弧熔炼Mn和Bi的原材料来制备合金,以得到用于退火的合金块(bulk
alloy)。在另一实施例中,可以通过熔融纺丝制备该合金。在这种方法中,纯
Mn和纯Bi的混合物或MnBi合金(例如,通过电弧熔炼制备的)可在熔融
纺丝机中熔化并快速凝固以得到MnBi磁体。这种方法可以得到具有小晶粒
尺寸的磁体。例如,晶粒尺寸可以是10nm或更小,或甚至是非晶的。可以
通过随后的诸如退火步骤的热处理改变晶粒尺寸。如果合金是非晶的,则在
随后的热处理中它可以结晶。

MnBi合金可以具有任何合适的组成,例如,Mn含量可以从40at.%至
60at.%,余量为Bi。退火步骤可以包括在150℃至360℃或其中的任何子范
围,诸如250℃至355℃或275℃至325℃的温度下的热处理。在一个实施例
中,退火步骤在大约300℃执行。退火热处理也可以是具有在该温度范围内
的一个或更多个热处理步骤的多步工艺。退火热处理可以执行适于形成MnBi
的LTP相的一段太阳城集团。退火太阳城集团可以依据诸如退火温度、MnBi合金组成、
MnBi合金的尺寸/形状或其他的因素改变。在一个实施例中,退火太阳城集团可以
是至少1小时。在另一实施例中,退火太阳城集团可以是至少10小时。在另一实施
例中,退火太阳城集团可以是至少25小时。在另一实施例中,退火太阳城集团可以是10
小时至30小时,或其中的任何子范围或值,诸如10小时、15小时、20小时、
25小时或30小时。

在已经制备了MnBi合金(例如,从电弧熔炼或熔融纺丝)之后,可以
使用任何合适的方法将MnBi合金加工成颗粒或粉末10。在一个实施例中,
可以执行冷冻粉碎,其中,该合金在液氮或其他低温介质中被磨碎。低温增
大了MnBi合金的脆性并使得合金破碎成精细粉末并增大或维持各向异性。
另一种制备粉末10的可能的方法是低能研磨。

在另一实施例中,可以使用机械化学法形成MnBi粉末。在机械化学法
中,Mn和Bi的氧化物可以以大约1的比例来混合,并且执行高能球磨。在
研磨过程中,引入诸如钙的还原剂并将氧化物还原成金属。作为机械化学工
艺的结果,可制成各向异性的、单晶的、纳米尺寸的MnBi粉末。

不管用于形成粉末10的处理方法如何,在至少一个实施例中,MnBi粉
末是各向异性的。粉末中的颗粒可以是单晶,或可以是晶粒具有基本相同的
取向的多晶。另外,为了增大各向异性并增大MnBi粉末和Nd-Fe-B粉末之
间的相互作用,粉末10的颗粒尺寸可以相对较小。磁相互作用是取决于距离
的,因此,颗粒之间的距离越短,相互作用越强。因此,越小的颗粒尺寸和
粉末相的更均匀的分布可以导致它们之间更强的相互作用。在一个实施例中,
MnBi粉末10可以具有50μm或更小的中值颗粒尺寸。在另一实施例中,MnBi
粉末10可以具有25μm或更小的中值颗粒尺寸。在另一实施例中,MnBi粉
末10可以具有10μm或更小的中值颗粒粒径,诸如从100nm至10μm。

可以使用任何合适的方法制备Nd-Fe-B的颗粒或粉末12。Nd-Fe-B粉末
可以包括任何合适的稀土磁体组成,诸如Nd2Fe14B粉末。在至少一个实施例
中,用氢化歧化脱氢再结合工艺(HDDR)制备Nd-Fe-B合金。HDDR工艺
为本领域的技术人员所知并且将不详细解释。通常,HDDR工艺包括在氢气
氛中和真空下的一系列热处理。在工艺期间,在氢气氛中加热诸如Nd2Fe14B
的Nd-Fe-B合金块以执行氢化工艺。在歧化步骤期间,合金分离成NdH2、Fe
和Fe2B相。一旦引入真空氛围,发生氢的解吸,然后在再结合步骤中,再形
成Nd2Fe14B相,通常具有比开始的合金的晶粒尺寸更精细的晶粒尺寸。在至
少一个实施例中,粉末12的晶粒尺寸(例如,中值晶粒尺寸)是从100nm
至500nm,或其中的任何子范围。例如,晶粒尺寸可以是从150nm至450nm
或200nm至400nm。通过控制HDDR工艺的处理参数,诸如氢分压,可以
制造出各向异性的Nd-Fe-B粉末。各向异性的粉末可以显著增大剩磁,因此
增大得到的磁体的磁能积。

粉末12可以具有任何合适的颗粒尺寸,然而,越小的颗粒尺寸可以增
大混合磁体的各向异性并增强两种不同粉末(MnBi粉末10和Nd-Fe-B粉末
12)之间的相互作用。粉碎技术可以用于减小粉末12的颗粒尺寸。在一个实
施例中,使用喷射磨减小颗粒尺寸。喷射磨包括使用压缩空气或其他气体来
引起颗粒彼此碰撞,从而分裂成越来越小的颗粒。除了减小颗粒尺寸之外,
喷射磨也可以使粉末12的尺寸分布变窄。为了避免氧化,粉碎技术(例如,
喷射磨)可以在诸如氮气或惰性气体的保护气环境中执行。

MnBi粉末10和Nd-Fe-B粉末12可以均具有任何合适的颗粒尺寸(例
如,中值颗粒尺寸)。在一个实施例中,MnBi粉末10和Nd-Fe-B粉末12可
以具有相同或基本相同的颗粒尺寸(例如,彼此相差不超过大约10%的平均
颗粒尺寸)。在一个实施例中,粉末10和12可以具有4:1至1:4的颗粒尺寸
比(例如,基于中值颗粒尺寸)。例如,颗粒尺寸比可以是从3:1至1:3、2:1
至1:2或从3:2至2:3。因此,如果粉末都具有500nm的中值颗粒尺寸,则该
比是1:1,如果一种具有500nm的中值颗粒尺寸并且另一种是1μm,则该比
是1:2,并且如果一种具有750nm的中值颗粒尺寸且另一种是500nm,则该
比是3:2。在一个实施例中,MnBi粉末10和/或Nd-Fe-B粉末12具有100nm
至100μm的中值颗粒尺寸。在另一实施例中,MnBi粉末10和/或Nd-Fe-B
粉末12具有100nm至50μm的中值颗粒尺寸。在另一实施例中,MnBi粉
末10和/或Nd-Fe-B粉末12具有100nm至25μm的中值颗粒尺寸。在另一
实施例中,MnBi粉末10和/或Nd-Fe-B粉末12具有100nm至10μm的中值
颗粒尺寸。在另一实施例中,MnBi粉末10和/或Nd-Fe-B粉末12具有至多
10μm的中值颗粒尺寸。

再次参照图1,可将MnBi粉末10和Nd-Fe-B粉末12混合在一起以形
成磁粉混合物14。如上所述,混合物14可以具有均匀的或基本均匀的颗粒
尺寸和尺寸分布。在至少一个实施例中,粉末混合物14是均匀的或基本均匀
的混合物或具有均匀分布,使得MnBi粉末10和Nd-Fe-B粉末12均匀分散
并且不具有局部秩序或模式。可以使用任何合适的方法执行混合,诸如使用
粉末混合器或低能球磨。

粉末混合物14的组成可以基于磁体应用所需的性能而改变。一般而言,
在磁体中增多MnBi含量增大了高温稳定性。然而,增大的MnBi含量可能减
小磁体的磁化强度。相反,增大磁体的Nd-Fe-B含量可以增大磁体的磁化强
度,但是降低热稳定性。粉末混合物14的组成可以包括至少30wt.%的MnBi
粉末10。在至少一个实施例中,粉末混合物14包括至少40wt.%的MnBi粉
末10。在另一实施例中,粉末混合物14包括按重量计至少45%、50%、55%
或60%的MnBi粉末10。另外,粉末混合物14的组成可以包括按重量计至少
30%的Nd-Fe-B粉末12。在至少一个实施例中,粉末混合物14包括至少
40wt.%的Nd-Fe-B粉末12。在另一实施例中,粉末混合物14包括按重量计
至少45%、50%、55%或60%的Nd-Fe-B粉末12。在上面的混合物中,当描
述MnBi含量时,余量可以是Nd-Fe-B,反之亦然。在一个实施例中,混合物
14中MnBi粉末10与Nd-Fe-B粉末12的比可以是按重量计从30/70至70/30,
或其中的任何子范围。例如,混合物14中MnBi粉末10与Nd-Fe-B粉末12
的比可以是从40/60至60/40或45/55至55/45。在一个实施例中,MnBi粉末
10与Nd-Fe-B粉末12的比是按重量计大约55/45。虽然按照重量描述了上面
的百分比/比,但是Nd-Fe-B和MnBi磁体的密度是相似的(对于Nd-Fe-B和
MnBi分别是~7.6g/cm3和~8.4g/cm3),因此,组成的相同范围基于体积百
分比也可以是适用的。

一旦制备并混合(例如,均匀地)粉末混合物14,可以将粉末混合物
14固结成为混合磁体块(bulkhybridmagnet)16。在固结之前和/或固结过程
中,可以使用磁场使粉末混合物取向。可以使用任何合适的方法执行固结。
在一个实施例中,为了将MnBi维持在低温相(LTP),可以在相对低的温度
(诸如300℃以下)压制粉末混合物14。由于LTP相的相对低的硬度,所以
可获得高的压实密度,尽管是低温。在另一实施例中,可以在高温下短太阳城集团
压制和/或烧结粉末混合物14。合适的快速的高温压制或烧结工艺的示例包括
放电等离子体烧结(SPS)和微波烧结。由于这些烧结工艺的快速性,所以可
以防止或减轻LTPMnBi向不期望的高温相的转变。

固结的混合磁体块16可以具有与固结之前的粉末混合物14对应的微观
结构。因此,均匀混合的粉末14可以得到磁体16,磁体16具有分别为MnBi
和Nd-Fe-B的均匀混合区18和20。从均匀混合的粉末形成的磁体可以因此
具有穿过或贯穿整个磁体的MnBi和Nd-Fe-B的均匀混合区。如上所述,均
匀混合的可以意味着所述区域是均匀地或均一地分散的和/或对于这些区域
没有局部秩序或模式。Nd-Fe-B的区域20可以包括Nd2Fe14B。例如,区域20
可以主要地(例如,大于50vol.%)由Nd2Fe14B形成,或可以是按体积计至
少70%、80%、90%或更多的Nd2Fe14B。在一个实施例中,区域20可以基本
上全部是Nd2Fe14B。在处理过程中,可以形成其他次要相,诸如可以形成区
域20的余量的富Nd相。MnBi和Nd-Fe-B的所得区域的尺寸可以与粉末10
和12的尺寸相同或相似。在至少一个实施例中,区域18和20可以是相同的
或基本相同的尺寸(例如,彼此相差不超过10%的中值尺寸)。区域18和20
也可以具有与粉末10和12相同的或相似的尺寸(如上所述),以及所公开的
相对尺寸比。如果粉末10和/或12是单个晶粒,则固结的磁体16中的相应
区域也可以是单个晶粒。类似的,在固结之前和/或固结过程中的粉末10和
12的取向(alignment,或排列)可以保留在固结的磁体16中。

如上所述,磁相互作用是依赖于距离的。因此,颗粒或区域之间的距离
越短,相互作用越强。因此,越小的颗粒尺寸/区域和相的越均一或均匀的分
布和/或尺寸分布可以带来它们之间的越大的相互作用。这种相互作用允许混
合磁体在升高的温度下具有更高的矫顽力(由于MnBi),同时保留高的磁化
强度(由于Nd-Fe-B)。

在将粉末混合物14固结成混合磁体块16之后,可以执行额外的退火步
骤以进一步提高性能。可以在大致为MnBiLTP相的相转变温度的300℃以下
的温度下执行退火热处理。因此,在退火工艺期间,任何高温相可以转变成
LTP。退火工艺可以具有允许在磁体中完全或基本上完全形成LTP的持续时
间。退火热处理的非限制示例可以包括将磁体16加热到200℃至250℃的温
度,持续1小时至20小时,或其中的任何子范围。例如,热处理可以持续2
小时至4小时、2小时至10小时、10小时至20小时,或其他范围。由于退
火温度在磁体的Nd-Fe-B部分中的所有相的相转变温度以下,因此这些部分
将相对地不受退火热处理的影响。

所公开的混合永磁体与制造高温永磁体的先前尝试相比具有多个优点。
首先,所公开的磁体在高温下具有显著增大的矫顽力,从而降低了在诸如车
辆电机和风力涡轮机的高温应用中磁体退磁的可能性。第二,MnBiLTP允许
混合磁体使用低温压实或快速高温烧结或压制工艺来具有高密度。LTP也作
为可以替代低温树脂的使用的粘合剂(glue),同时也增大混合磁体的磁化强
度。因此,在至少一个实施例中,磁体16不包括任何树脂或粘结剂。磁体
16可以全部由磁性材料形成。另外,所公开的磁体不需要诸如Dy和Tb的重
稀土(HRE)元素。这些HRE元素与所公开的磁体的组分相比非常昂贵,因
此用所公开的混合磁体可以实现显著的成本节约。此外,HRE元素的供应量
低并且在地理上集中,使得它们的获得可能受制于商业和政治风险。然而,
添加HRE元素不被排除在所公开的混合磁体之外,并且可以包括HRE元素。

参照图2A、图2B和图2C,示出Nd2Fe14B(图2A)、MnBi(图2B)
与混合Nd-Fe-B和MnBi磁体(图2C)的示意性磁滞回线。如图所示,混合
磁体结合了Nd2Fe14B的高磁化强度和MnBi的高矫顽力和热稳定性的优点。
磁体的矫顽力是温度的函数。对于Nd-Fe-B磁体(图2A),温度系数是负的。
因此,在高温下,磁滞回线是“瘦的”,意味着较低的矫顽力,但是较高的剩
磁或磁化强度。随着温度升高,Nd-Fe-B磁体的矫顽力减小,这使得磁体更
容易消磁。相反,MnBi磁体(图2B)具有正温度系数,意味着随温度升高,
它们具有更高的矫顽力。因此,在高温下,磁滞回线是“胖的”,意味着较高
的矫顽力,但是较低的剩磁或磁化强度。当Nd-Fe-B粉末/区域和MnBi粉末/
区域均匀地混合(图2C)时,在高温下后者的更高的矫顽力可以通过这两相
之间的相互作用帮助增大混合物的矫顽力。另外,由于相互作用,混合磁体
的剩磁相对于纯MnBi磁体是增大的,形成高得多的磁能积。

因此,得到的混合磁体与Nd-Fe-B磁体相比具有改善的热稳定性。另外,
与纯MnBi磁体相比,由于来自Nd-Fe-B相的贡献,混合磁体具有改善的剩
磁或磁化强度。因此,可以调整混合磁体的性能以适合于特定应用。例如,
如果高温性能或矫顽力是首先考虑的,则混合磁体的MnBi含量相对于
Nd-Fe-B可以是增大的。可选择地,如果剩磁或磁化强度是更重要的性能,
则混合磁体的Nd-Fe-B含量相对于MnBi可以是增大的。

另外,磁体内的MnBi和/或Nd-Fe-B含量或分布可以基于特定应用所需
的性能来调整。如果某应用在磁体内的具体区域中需要更高的矫顽力,则可
以在那个区域增大MnBi含量。类似地,如果某应用在磁体内的具体区域中
需要更高的剩磁或磁化强度,则可以在那个区域增大Nd-Fe-B含量。例如,
在电机应用中,永磁体可能在磁体的表面或表面区域需要更高的矫顽力。为
了提供在表面或其附近具有增大的矫顽力的混合磁体,可以相对于磁体的中
心或主体(bulk)增大表面区域中的MnBi含量。在具有调整的组成的区域中,
MnBi和Nd-Fe-B粉末(以及所得的区域)仍可以均匀地混合。可选择地,如
果磁体的部分或区域不需要高矫顽力或磁化强度,则可以分别降低MnBi或
Nd-Fe-B的含量。

虽然在上面描述了示例性实施例,但是这些实施例不意图描述本发明的
所有可能形式。相反,在说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词
语,并且理解的是,在不违背本发明的精神和范围的情况下,可以做出各种
改变。此外,可以结合各种实施实施例的特征以形成本发明的另外的实施例。

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高温 混合 永磁体 及其 形成 方法
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