具有正溫度系數的永磁材料及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及磁性材料領域，特別是涉及一種具有正矯頑力溫度系數的永磁材料及 其應用。
【背景技術】
[0002] 隨著永磁材料在電子電器行業、汽車行業、微波通訊及航天航空等領域的廣泛應 用，實際需求中對永磁材料不斷提出新的要求。在變溫環境下使用的永磁材料需要具有較 高的溫度穩定性。對于廣泛應用的稀±永磁材料，其矯頑力通常表現出負的矯頑力溫度系 數，而永磁餓鐵氧體雖然具有正矯頑力溫度系數，但是其磁性能很低，難W滿足實際中的應 用需求。
【發明內容】
[0003] 本發明提供了一種具有正矯頑力溫度系數的永磁材料及其應用，該永磁材料在一 定的溫度區間內具有較高的溫度穩定性。
[0004] 為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0005] -種具有正矯頑力溫度系數的永磁材料，所述永磁材料的微觀結構包括強磁性相 和具有自旋相變的磁性相，所述強磁性相和所述具有自旋相變的磁性相相互隔離。
[0006] 在其中一個實施例中，所述微觀結構的尺寸至少在一個維度上為5nm~800nm。
[0007] 在其中一個實施例中，所述強磁性相和所述具有自旋相變的磁性相的隔離方式為 包裹隔離或層間隔隔離。
[0008] 在其中一個實施例中，隨著溫度升高，所述具有自旋相變的磁性相的易磁化方向 由易基面轉向易軸。
[0009] 在其中一個實施例中，所述強磁性相為NdFeB系化合物、SmCo系化合物或化Pt系 化合物，所述具有自旋相變的磁性相為RC05系化合物、RC05的衍生化合物、RzCon系化合物 或RzCon的衍生化合物；
[0010] 其中，R選自Pr、Nd、Dy、化和化中的一種或多種。
[0011] 在其中一個實施例中，所述永磁材料為彩鉆基永磁體；
[0012] 所述彩鉆基永磁體包括強磁性相（SmR) 2 (CoM) 17系化合物，W及具有自旋相變的磁 性相（SmR) (CoM)日系化合物，所述彩鉆基永磁體的微觀結構中，所述（SmR) (CoM)日系化合物 包裹所述（SmR)2(CoM)i7系化合物；
[001引 其中，R選自Pr、Nd、Dy、Tb和Ho中的一種或多種，M選自Fe、Cu、Zr、Ni、Ti、Nb、 Mo、Hf和W中的一種或多種。
[0014] 在其中一個實施例中，所述彩鉆基永磁體中，R的質量百分含量為8%~20%。
[0015] 在其中一個實施例中，隨著R含量的增加，所述（SmR) (CoM)5系化合物的自旋相變 溫度升高。
[0016] 在其中一個實施例中，所述永磁材料在（100K~600K)的溫度區間內具有正矯頑 力溫度系數。
[0017] 一種所述的具有正矯頑力溫度系數的永磁材料在變溫環境下的應用。
[0018] 本發明的有益效果如下：
[0019] 本發明通過包含強磁性相和具有自旋相變的磁性相的永磁材料來獲得正矯頑力 溫度系數，使正矯頑力溫度系數的獲得更具有目的性、規律性和通用性，解決了現有技術中 正矯頑力溫度系數難W獲得的技術難題，使該永磁材料在一定的溫度區間（正矯頑力溫度 系數的溫度區間）內具有較高的溫度穩定性。同時，本發明可W通過調節自旋相變溫度來 調整永磁材料的正矯頑力溫度系數的溫度區間，從而滿足永磁材料在不同需求領域的應 用。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明實施例2制得的彩鉆基永磁體的透射電鏡圖；
[0021] 圖2為本發明對比實施例和實施例1~3制得的彩鉆基永磁體的交流磁化率測試 圖，測試條件為；交流場50e，頻率1000化，其中，TgZ立7表示胞內相的自旋相變溫度， 表示胞壁相的自旋相變溫度；
[0022] 圖3為本發明對比實施例和實施例1~3制得的彩鉆基永磁體的矯頑力隨溫度的 變化圖。
【具體實施方式】
[0023] 為了更好地說明本發明，W下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。 本領域技術人員應當理解，所舉實施例只用于解釋本發明，并非用于限制本發明的范圍。
[0024] 在現有技術中，具有正矯頑力溫度系數的永磁材料一般無法通過特定的規律來獲 得。雖然在2-17型彩鉆稀±永磁材料中，可W通過調節化含量來獲取正矯頑力溫度系數， 但是，該方法只是針對于2-17型彩鉆稀±永磁材料，局限性較強，同時，其正矯頑力溫度系 數的溫度區間可調范圍很小，實際應用價值很低。
[00巧]其中，矯頑力溫度系數的表達式為：
[002引 目燈八1) = {:出。燈。)-H。燈1) ] /化j燈。）X燈廠Τι) ]} X 100 %
[0027] 上述公式中，山燈。）和Η。,化）分別為Τ。和Τι溫度下的矯頑力值，當矯頑力隨著溫 度的升高而升高時，稱該磁性材料具有正矯頑力溫度系數。
[0028] 發明人通過大量實驗發現，具有自旋相變的磁性相和另一種強磁性相相互隔離所 形成的磁性材料，在具有自旋相變的磁性相的自旋相變溫度附近出現矯頑力的極大值或者 極小值，因此，在極大值的左邊或極小值的右邊的溫度區間內會出現正矯頑力溫度系數。其 中，具有自旋相變的磁性相是指某些磁性合金相隨著溫度的變化，易磁化軸會發生改變，包 括：易軸向易面轉變，易面向易軸轉變等易磁化軸的轉變現象，即發生自旋再取向；易磁化 軸發生轉變的溫度點即為自旋再取向轉變溫度，即自旋相變溫度；而極大值的左邊或極小 值的右邊的溫度區間即為正矯頑力溫度系數的溫度區間。
[0029] 根據上述原理，本發明提供了一種具有正矯頑力溫度系數的永磁材料，其微觀結 構包括強磁性相和具有自旋相變的磁性相，且強磁性相和具有自旋相變的磁性相相互隔 離。較佳地，微觀結構的尺寸至少在一個維度上為5皿~800皿。
[0030] 需要說明的是，本發明中的強磁性相是指具有單軸各向異性的磁性相。
[0031] 本發明的永磁材料中，強磁性相可W為NdFeB系化合物、SmCo系化合物或化Pt系 化合物，具有自旋相變的磁性相還可W為RC05系合金、RC05的衍生合金、RzCon系化合物或 R2C017的衍生化合物；其中，R選自Pr、Nd、Dy、Tb和Ho中的一種或多種。其中，衍生化合物 是指構成合金的一種或多種元素部分被其他元素取代，例如，Smi J)y丈〇5(0 < X < 1)即為 RC05的衍生化合物。
[0032] -般情況下，具有自旋相變的磁性相不同時，自旋相變溫度也不同。例如，DyCos合 金在370K易磁化方向由易面轉向易軸，370K即為DyCos合金的自旋相變溫度；町C〇5合金 在410K易磁化方向由易面轉向易軸，410K即為町Cog合金的自旋相變溫度。因此，可通過 具有自旋相變的磁性相的選擇，來得到所需的自旋相變溫度，進而得到所需的正矯頑力溫 度系數區間。
[0033] 較佳地，本發明的具有正矯頑力溫度系數的永磁材料在（100K~600K)的溫度區 間內具有正矯頑力溫度系數。由于永磁材料主要用于電子電器行業、汽車行業、微波通訊 及航天航空等領域，根據送些領域的使用條件，當正矯頑力溫度系數區間為（100K~600K) 時，該永磁材料具有較佳的磁性能和較高的實際應用價值。
[0034] 本發明的具有正矯頑力溫度系數的永磁材料中，強磁性相和具有自旋相變的磁性 相的隔離方式包括包裹隔離和層間隔隔離。例如，可W為具有自旋相變的磁性相包裹強磁 性相，也可為強磁性相包裹具有自旋相變的磁性相，還可為強磁性相與具有自旋相變的磁 性相層層交錯。其中，隔離方式與永磁材料的具體制備方法相關，為了形成兩相隔離的結 構，本發明的具有正矯頑力溫度系數的永磁材料的制備方法優選為粉末冶金法、瓣射法、電 錐法和擴散法。通過瓣射法和擴散法得到的永磁材料一般為層間隔隔離方式，而通過粉末 冶金法和電錐法得到的永磁材料一般為包裹隔離方式。
[0035] 較佳地，本發明的具有正矯頑力溫度系數的永磁材料為彩鉆基永磁體。該彩鉆基 永磁體主要由Sm元素、Co元素、R元素和Μ元素組成，其中，R選自？'、炯、〇7、化和化中的 一種或多種，Μ選自Fe、化、Zr、Ni、Ti、佩、Mo、Hf和W中的一種或多種；且該彩鉆基永磁體 中，強磁性相為（SmR)2 (CoM)。系化合物，具有自旋相變的磁性相為（SmR) (CoM) 5系化合物， 其中，（SmR) (CoM)5系化合物（又稱胞壁相）包裹所述（SmR)2(CoM)i7系化合物（又稱胞內 相）。
[0036] 需要說明的是，本發明的彩鉆基永磁體不能等同于通常所說的彩鉆基永磁體，本 發明中的彩鉆基永磁體中，（SmR) (CoM)e系化合物為具有自旋相變的磁性相。
[0037] 進一步地，為了保證較佳的磁性能，上述彩鉆基永磁體中，R的質量百分含量為 8%~20%。
[003引本發明的彩鉆基永磁體中，具有自旋相變的（SmR) (CoM) g系化合物的自旋相變溫 度和正矯頑力溫度系數的溫度區間可通過調節R元素的種類及含量來進行調控，當R元素 的種類和/或其含量發生變化時，相應的（SmR) (CoM)5系化合物的自旋相變溫度也會發生 變化，而其對應的正矯頑力溫度系數的溫度區間也會隨之發生變化。作為一種可實施方式， 當R的質量百分含量為8%~20%時，隨著R含量的增加，（SmR) (CoM)g系化合物的自旋相 變溫度升高。
[0039] 由于具有自旋相變的磁性相隨著溫度的變化，其易磁化軸會發生改變，作為一種 可實施方式，隨著溫度升高，具有自旋相變的磁性相的易磁化方向由易基面轉向易軸。符合 該磁性相變規律的永磁體有多種，如上述的彩鉆基永磁體。
[0040] 本發明通過包含強磁性相和具有自旋相變的磁性相的永磁材料來獲得正矯頑力 溫度系數，使正矯頑力溫度系數的獲得更具有目的性、規律性和通用性，解決了現有技術中 正矯頑力溫度系數難W獲得的技術難題，使該永磁材料在一定的溫度區間（正矯頑力溫度 系數的溫度區間）內具有較高的溫度穩定性，即磁性能不會隨著溫度的升高而降低，因此， 具有很高的實際應用價值。
[0041] 同時，具有自旋相變的磁性相的自旋相變溫度在一定程度上決定了正矯頑力溫度 系數的溫度區間，因此，具有正矯頑力溫度系數的溫度區間可通過調節自旋相變溫度來進 行調整，從而滿足永磁材料在不同方面的應用。
[0042] 另外，在具有正矯頑力溫度系數的溫度區間的兩端溫度點附近，矯頑力隨溫度的 變化趨勢最為平緩，因此，可W利用送種特點來獲得極低的矯頑力溫度系數，極低的矯頑力 溫度系數對于永磁材料來講具有重要的意義，能夠滿足多種情況下的需求。其中，極低的矯 頑力溫度系數也可通過調節自旋相變溫度來進行調整。
[0043] 本發明的具有正矯