近期专利信息磁致伸缩材料

1、近期专利信息磁致伸缩材料1/。 PGPUB US2005/0178473 A1公开日期2005-8-18磁致伸缩材料的制备工艺授权人：日本TDK公司优先权日：2004-1-26此项专利申请是在以往技术(USP5529745 Jun. 25, 1996)的基础上所作进一步的改进。TDK公司多年来采用粉末冶金技术生产磁致伸缩材料。 USP5529745是针对生产过程中的一对矛盾而提出的。磁场取向时，要求物料具有较高的各向异性，不需要很高的取向磁场，就能获得满意的磁畴排列，但最终产品则须控制各向异性不得过高，否则就需要很大的外加磁场，方能旋转磁畴，显示磁致伸缩效应。为此须备料三份，第一份， 备料A,

2、 (TbxDy1-x)Ty是主要备料，其组成接近于最终产品要求值，但各向异性则高于最终产品的要求值， 以利于磁场取向。第二份， 备料B, DytT1-t, 是低熔点合金，如Dy2T, 使能在烧结过程中，生成液态，进入备料A的颗粒间隙，以降低产品的空隙度，提高比重，并能进入主相，改变Tb/Dy比值，降低物料的各向异性，使能符合产品要求。第三份，备料C, T. 主要是过渡金属，用于组分调节。由于备料B属富稀土相，须补充过渡金属，加以弥补。新的专利申请是在上述基础上，就三种备料的氧含量对产品性能，和在磁场中压制后所需脱摸压力的影响，进行了系列实验和关联。确认了产品质量与备料中的氧含量和颗粒度都密切相

3、关。为此增加了一些操作步骤，并作出了一些中控指标。改进后的生产工艺过程如下备料A.（TbxDy1-x）Ty 0.35 <= x <= 0.501.70 <= y <= 2.00T 为 Fe, Co, Ni 中的一种或几种O2 含量500 3000 ppm颗粒直径5 50 微米说明：备料A是三种备料中的主要备料，组成接近于产品要求，但提高了各向异性，以利于磁场取向。颗粒直径若过小，则不利于颗粒在磁场中的旋转。以获取满意的磁畴排列。同时比表面绩的增加也会引入过多的氧，形成异相，从而降低了主相含量，降低了产品的磁致伸缩性能。若过大，则每个颗粒可能包含两个或更多的晶胞， 不利于

4、改进磁畴的有序排列， 同时也不利于压块比重的提高。T代表过渡金属，主要是铁。已知Tb, Dy的各向异性常数符号相反。改变Tb, Dy的含量比可改变产品的各向异性，从而改变所需外加磁场的强度1。 在过渡金属中引入少量钴或镍可以提高产品的各向异性，但也会降低产品的磁通。引入少量镍，还可降低产品的居里温度，从而降低产品的室温性能。故钴镍的引入量，均不宜过高。铁含量应不少于80%.随着备料A中氧含量的增加，产品性能下降。但工业生产过程中，要求氧含量少于500 ppm，是不现实的，故要求控制氧含量在500 3000 ppm 之间。备料B.DytT1-t0.37 < t < 1.00吸氢量70

5、00 22000 ppmO2 含量 2000 7000 ppm颗粒直径5 50 微米保持组成不变，但增加了一道吸氢操作，使物料颗粒产生应力和裂纹。在压制过程中，便进一步分裂为更小的颗粒，能进入备料A的颗粒间隙，增加压块的比重。同时吸氢后，物料的活性很大，能与模具内壁发生反应，造成脱模困难。因此备料B中的含氧量与所需脱模压力，关系密切。 须通过操作方式有意增加其氧含量使不少于2000 ppm.备料C.T过渡金属铁，可部分被镍钴取代。O2 含量 500 7000 ppm颗粒直径0.5 30 微米对备料C的含氧量，可在300 C进行氢还原，使之降低。T可部分的被可与Tb, Dy, Ho等稀土金属形成

6、合金的Mn, Cr, Mo 或W所取代。以利于液相的形成。实施例：按照组分Tb0.4Dy0.6Fe1.95称取金属，氩气氛中熔融，1170 C退火20小时，以取得质量均匀，无异相的金属。研磨并筛去2mm以上的粗粒， 得金属粉, 平均粒度为500微米。 即备料A.按照组分Dy2Fe(t=0.67)称取金属，氩气氛中熔融，研磨后置于氢气氛中，150 C吸氢1小时。使氢原子进入晶格或生成氢化物，形成大量裂纹，筛去2mm以上的粗粒，得平均粒径为500微米的金属粉，含氢17800 18200 ppm. 即备料B.铁粉在300 C氢气氛中还原1小时。含氧2000 ppm, 平均粒径8微米。即备料C.取备料

7、A, B, C按计算量进行混合，配成最终成分为Tb0.36Dy0.64Fe1.87 的粉料，在氩气氛中经气流磨破碎，至平均粒径为9微米。在12Koe磁场下，压块12 mm x 12 mm x 10 mm. 磁场与压制方向垂直。然后在氩气氛中在1235 C,烧结3小时。测得的磁性能和脱模压力见Fig.2, Fig.3.2/， PGPUBUS2005/0061401 A1公开日期2005-3-24磁致伸缩元件的烧结方法授权人：日本TDK公司优先权日：2003-7-30磁致伸缩合金粉末，经磁场取向，压制成型后，须经烧结，方能制成元件。在烧结过程中，应极力避免稀土金属的氧化，生成高熔点氧化物，降低了有

8、效组分含量，降低了磁致伸缩性能。以往的技术是在密闭容器中加热。在惰性气氛中进行烧结。此种技术没不适用于含有氢化物的原料。由于氢化物很容易被极少量的氧化物或固相反应（烧结反应）产物所包裹， 形成局部的无效区（原文称之为nest）,阻止氢的释放。故须分为三个阶段进行，最后冷却出炉。参见下图。第一阶段在真空2x10-5 Torr情况下，将工件加热至T1, T1应在450 750 C之间选用。 目的是将氢化物约在650 C左右，在加热过程中分解放出的氢气随时抽走，不使在炉腔中积累。同时也防止工件被氧化。T1的选择应考虑工件的横截面，横截面较大则应选用较高T1值。第一阶段的要求是氢化物基本分解完全，放出

9、的氢基本排净。第二阶段停真空泵，并送入非氧化性气体，如惰性气体，氢气，或氢气与惰性气体的混合物，都可改进烧结体的比重。若用混合气体，最好在650 C或更高的温度，进行混合后使用， 以防工件被残留在任一种气体中的微量氧所氧化。 继续加热至T2. T2应略低于1150。 第一第二阶段的升温速度必须选择适当。若过低,如<3 C/min, 则将不必要地耗时较长，若升温过快，如>20 C/min, 则难于确保加热均匀。第二阶段的要求是在固相反应开始前，将氢化物分解完全，完全消除由于氢化物的存在而产生的内在应力。第三阶段继续升温至T3. T3应选在1150至1230 C之间。 低于1150 C, 则烧结需时过长，高于1230 C则过于接近工件的熔点，引起工件变形或RT3的生成。保持恒温。至烧结反应完成。3/，PGPUB US2005/0142022 A1 公开日期 2005-6-30磁致伸缩元件的烧结容器授权人： 日本TDK公司 优先权日：2003-10-23此项专利申请提出了一个烧结容器的设计。见Fig.3。在容器20中，置有多孔工件座21。经过取向压制的工件100即置于孔中。烧结过程中，工件收缩，故不与四周孔壁相接触。只有工件的底部与容器底接触。与常规烧结容器（见Fig.4）相比，工件与容器的接触面，显著减少。