本發明涉及永磁材料領域，特別是涉及一種石墨烯改性燒結釹鐵硼永磁材料，以及該材料的制備方法。
背景技術：
自十九世紀末第一代永磁材料開發以來，具有更優越性能的新型永磁材料的研制一直是相關業界、學術界孜孜以求的重要方向，而第三代NdFeB永磁材料的問世更是大大促進了永磁材料的發展及應用。釹鐵硼永磁體相較其它材料的最大磁能積更大，高達460 kJ/m3，且研究相對成熟，被大量應用于產量被用于生產計算機硬盤驅動器、手機、風力發電以及自動牽引裝置等。稀土永磁材料較低的居里溫度導致高溫下出現的磁通不可逆損失，極大的限制了其應用，尤其是高溫環境下的使用，因此提高釹鐵硼永磁體矯頑力、溫度穩定性等逐漸成為重要的研究方向。
技術實現要素：
石墨烯有著良好的導電性和導熱性以及極高的強度，雖然石墨烯是本征無磁性的，但其與磁性物質摻雜后，可具有鐵磁性，同時可改變基體材料的磁學性能。目前石墨烯在釹鐵硼永磁材料中的應用大多為粘結釹鐵硼磁體，而燒結釹鐵硼磁體的制備并不多見，其主要原因在于石墨烯不易分散，在制備過程中出現團聚，不僅不能提升相關性能，反而可能造成性能退化。因此，如何解決石墨烯的團聚問題，同時配合一定的燒結工藝，兼顧成本，成為在制備燒結釹鐵硼永磁體中的關鍵問題。
本發明所提供的制備石墨烯改性燒結釹鐵硼永磁材料的方法，是針對石墨烯在釹鐵硼永磁材料中團聚等問題，通過改善石墨烯在釹鐵硼永磁材料中的添加工藝，并配合一定的燒結工藝，達到提升釹鐵硼永磁材料矯頑力、居里溫度等磁性能的目的。
為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案實現：
一種石墨烯改性燒結釹鐵硼材料的制備方法，包括如下步驟：
1）將石墨烯粉料、釹鐵硼粉料配成的燒結粉料放入燒結容器中；
2）倒入所述燒結粉料總重量0.56%的無水乙醇和0.135%四丁基氫氧化銨，與所述粉末混合均勻；
3）將所述混合后的原料放置于放電等離子燒結設備中進行燒結；
4）冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料。
進一步，步驟1）中石墨烯粉料的含量為所述燒結粉料總重量的0.1%至3.0%，所述石墨烯粉料為單質形式。
進一步，步驟2）中分3次往燒杯中倒入無水乙醇和四丁基氫氧化銨并加以機械攪拌。
進一步，第一次倒入所述燒結粉料總重量0.4%~0.8%的無水乙醇和0.036%~0.054%的四丁基氫氧化銨，以5~15rpm速度機械攪拌粉末5~10min，靜置5~10min，第二次倒入燒結粉料總重量0.08%~0.4%的無水乙醇和0.036%~0.054%的四丁基氫氧化銨，以25~35rpm速度機械攪拌粉末10~15min，靜止5~10min，第三次倒入燒結粉料總重量0.08%~0.24%無水乙醇和0.036%~0.054%的四丁基氫氧化銨，以50~60rpm速度機械攪拌粉末5~10min，靜置3~5min。
進一步，步驟3）中燒結過程用氬氣保護，保持800℃±10℃，燒結爐腔體壓力50±5MPa，保溫時間5±1min。
進一步，放電等離子體燒結設備升溫過程遵循由室溫升溫至100±10℃段時，升溫速率為25±5℃/min；由100±10℃升溫至750±10℃段，升溫速率為650±50℃/min；由750±10℃升溫至800±10℃段，升溫速率50±5℃/min。
本發明還公開了一種石墨烯改性燒結釹鐵硼材料，所述材料中石墨烯的含量為總重量的0.1%~3%；采用上述制備方法燒結而成。
進一步，所述材料中石墨烯的含量為總重量的0.5%~3%。
本發明中，石墨烯與釹鐵硼粉末混合過程中須分3次加入無水乙醇和四丁基氫氧化銨，每次無水乙醇和四丁基氫氧化銨加入量與機械攪拌速度須加以配合，有利于石墨烯在攪拌過程中均勻分散至釹鐵硼粉末中；燒結過程溫度不低于790℃且不高于810℃，腔體壓力不低于45MPa且不高于55MPa，時間不低于4分鐘且不高于6分鐘，有利于燒結過程中石墨烯粉末與釹鐵硼粉末之間穩定結合。本發明能夠顯著改善石墨烯在釹鐵硼永磁材料中的分布，提升材料矯頑力、剩磁、居里溫度，該方法中石墨烯改性釹鐵硼永磁材料的平均矯頑力可達11.5kOe，平均剩磁可達1.22T，平均居里溫度可達591K。
具體實施方式
下面利用實施例對本發明進行更全面的說明。本發明可以體現為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。
為更進一步闡述本發明為達到預定技術目的所采取的技術手段及功效，以下結合較佳實施例，對本發明的工藝過程、特征以及功效詳細說明如后。
實施例1
1）準備石墨烯粉料0.1克（總重量的0.1%）、釹鐵硼粉料99.9克（總重量的99.9%），配制成燒結粉料100克，放入玻璃杯。
2）往燒杯中倒入0.5ml（燒結粉料總重量的0.4%）無水乙醇和0.04ml（燒結粉料總重量的0.036%）四丁基氫氧化銨，以5rpm速度機械攪拌粉末5min，靜置5min，再倒入0.1ml（燒結粉料總重量的0.08%）無水乙醇和0.04ml（燒結粉料總重量的0.036%）四丁基氫氧化銨，以25rpm速度機械攪拌粉末10min，靜止5min，再倒入0.1ml（燒結粉料總重量的0.08%）無水乙醇和0.04ml（燒結粉料總重量的0.036%）四丁基氫氧化銨，以50rpm速度機械攪拌粉末5min，靜置3min。如果一次倒入（燒結粉料總重量的0.56%）無水乙醇和（燒結粉料總重量的0.135%）四丁基氫氧化銨，進行攪拌；則需要增加攪拌時間和靜置時間，以利于石墨烯在燒結粉料中分布均勻。
3）將所述粉末放置于放電等離子燒結設備中進行燒結，由室溫升溫至100℃，升溫速率25℃/min；由100℃升溫至750℃，升溫速率650℃/min；由750℃升溫至800℃，升溫速率50℃/min。燒結過程保持800℃，燒結爐腔體以氬氣保護，壓力50MPa，保溫5min。
4）冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為9.1kOe，平均剩磁為1.24T，平均居里溫度為586K。
實施例2
與實施例1制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料0.5克（總重量的0.5%）、釹鐵硼粉料99.5克（總重量的99.5%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為11.9kOe，平均剩磁為1.29T，平均居里溫度為592K。
實施例3
與實施例1制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料3.0克（總重量的3%）、釹鐵硼粉料97.0克（總重量的97%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為12.5kOe，平均剩磁為1.35T，平均居里溫度為595K。
實施例4
1）準備石墨烯粉料0.1克（總重量的0.1%）、釹鐵硼粉料99.9克（總重量的99.9%），配制成燒結粉料100克，放入玻璃燒杯。
2）往燒杯中倒入1.0ml（燒結粉料總重量的0.8%）無水乙醇和0.05ml（燒結粉料總重量的0.045%）四丁基氫氧化銨，以15rpm速度機械攪拌粉末10min，靜置10min，再倒入0.5ml（燒結粉料總重量的0.4%）無水乙醇和0.05ml（燒結粉料總重量的0.045%）四丁基氫氧化銨，以35rpm速度機械攪拌粉末15min，靜止10min，再倒入0.3ml（燒結粉料總重量的0.24%）無水乙醇和0.05ml（燒結粉料總重量的0.045%）四丁基氫氧化銨，以60rpm速度機械攪拌粉末10min，靜置5min。
3）將所述粉末放置于放電等離子燒結設備中進行燒結，由室溫升溫至100℃，升溫速率25℃/min；由100℃升溫至750℃，升溫速率650℃/min；由750℃升溫至800℃，升溫速率50℃/min。燒結過程保持800℃，燒結爐腔體以氬氣保護，壓力50MPa，保溫5min。
4）冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為8.9kOe，平均剩磁為1.22T，平均居里溫度為585K。
實施例5
與實施例4制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料0.5克（總重量的0.5%）、釹鐵硼粉料99.5克（總重量的99.5%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為11.7kOe，平均剩磁為1.30T，平均居里溫度為591K。
實施例6
與實施例4制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料3.0克（總重量的3%）、釹鐵硼粉料97.0克（總重量的97%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為12.5kOe，平均剩磁為1.35T，平均居里溫度為595K。
實施例7
1）準備石墨烯粉料0.1克（總重量的0.1%）、釹鐵硼粉料99.9克（總重量的99.9%），配制成燒結粉料100克，放入玻璃燒杯。
2）往燒杯中倒入0.5ml（燒結粉料總重量的0.4%）無水乙醇和0.06ml（燒結粉料總重量的0.054%）四丁基氫氧化銨，以5rpm速度機械攪拌粉末5min，靜置5min，再倒入0.1ml（燒結粉料總重量的0.08%）無水乙醇和0.06ml（燒結粉料總重量的0.054%）四丁基氫氧化銨，以25rpm速度機械攪拌粉末10min，靜止5min，再倒入0.1ml（燒結粉料總重量的0.08%）無水乙醇和0.06ml（燒結粉料總重量的0.054%）四丁基氫氧化銨，以50rpm速度機械攪拌粉末5min，靜置3min。
3）將所述粉末放置于放電等離子燒結設備中進行燒結，由室溫升溫至90℃，升溫速率20℃/min；由90℃升溫至740℃，升溫速率600℃/min；由740℃升溫至790℃，升溫速率45℃/min。燒結過程保持790℃，燒結爐腔體以氬氣保護，壓力45MPa，保溫4min。
4）冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為9.2kOe，平均剩磁為1.22T，平均居里溫度為586K。
實施例8
與實施例7制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料0.5克（總重量的0.5%）、釹鐵硼粉料99.5克（總重量的99.5%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為11.7kOe，平均剩磁為1.29T，平均居里溫度為593K。
實施例9
與實施例7制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料3.0克（總重量的3%）、釹鐵硼粉料97.0克（總重量的97%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為12.7kOe，平均剩磁為1.34T，平均居里溫度為595K。
實施例10
1）準備石墨烯粉料0.1克（總重量的0.1%）、釹鐵硼粉料99.9克（總重量的99.9%），配制成燒結粉料100克，放入玻璃燒杯。
2）沿著玻璃棒分次往燒杯中緩慢倒入0.5ml（燒結粉料總重量的0.4%）無水乙醇和0.06ml（燒結粉料總重量的0.054%）四丁基氫氧化銨，以5rpm速度機械攪拌粉末5min，靜置5min，再倒入0.1ml（燒結粉料總重量的0.08%）無水乙醇和0.05ml（燒結粉料總重量的0.045%）四丁基氫氧化銨，以25rpm速度機械攪拌粉末10min，靜止5min，再倒入0.1ml（燒結粉料總重量的0.08%）無水乙醇和0.04ml（燒結粉料總重量的0.036%）四丁基氫氧化銨，以50rpm速度機械攪拌粉末5min，靜置3min。
3）將所述粉末放置于放電等離子燒結設備中進行燒結，由室溫升溫至110℃，升溫速率30℃/min；由110℃升溫至760℃，升溫速率700℃/min；由760℃升溫至810℃，升溫速率55℃/min。燒結過程保持810℃，燒結爐腔體以氬氣保護，壓力55MPa，保溫6min。
4）冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為9.0kOe，平均剩磁為1.23T，平均居里溫度為586K。
實施例11
與實施例10制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料0.5克（總重量的0.5%）、釹鐵硼粉料99.5克（總重量的99.5%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為11.5kOe，平均剩磁為1.31T，平均居里溫度為594K。
實施例12
與實施例10制備方法相同，區別為配制的燒結粉料中含石墨烯粉料3.0克（總重量的3%）、釹鐵硼粉料97.0克（總重量的97%）。
冷卻后，得到石墨烯改性釹鐵硼永磁材料，經測定平均矯頑力為12.3kOe，平均剩磁為1.38T，平均居里溫度為596K。
以上實施例中釹鐵硼粉末雜質含量小于0.5%。石墨烯粉料均為單質形式，雜質含量小于0.01%。當然，也可以采用石英坩堝或其他容器作為燒結容器來盛裝上述燒結材料。
上述示例只是用于說明本發明，除此之外，還有多種不同的實施方式，而這些實施方式都是本領域技術人員在領悟本發明思想后能夠想到的，故，在此不再一一列舉。