[发明专利]一种基于晶界改性的高矫顽力低镝/铽钕铁硼磁体

说明书

本发明涉及一种提高钕铁硼磁体内禀矫顽力的材料，其特征在于在原磁体基础上引入一定量的Ag元素位于晶界，且基本消除了Fe元素在晶界的析出，其具有比未经改进的合金具有更高的内禀矫顽力，并且在相同矫顽力的情形下所需镝（铽）的量更少，从而实现提高内禀矫顽力、降低镝（铽）元素用量的目的，可以满足对高内禀矫顽力、低成本、高使用温度磁体有需要的各种场合。

技术领域

本发明涉及一种提高内禀矫顽力、降低镝（铽）用量、以R2Fe14B 结构化合物（R为稀土）为主相的晶界改进型永磁材料，能够满足对高矫顽力、低成本块状钕铁硼永磁体的需要，能运用于对使用温度高于室温有需求的各种适当场合。

背景技术

重稀土镝是一种具有多种用途、储量有限的战略资源。凡是涉及激光、核反应堆、计算机硬碟、汽电混和动力引擎等，都必须要使用镝。近年来，随着汽电混和动力、纯电动汽车对Nd-Fe-B 用量逐年增长，带动了对金属镝的需求。汽电混和动力汽车上的Nd-Fe-B磁体，其工作温度约为200 摄氏度，要求磁体的内禀矫顽力Hcj 在室温达到30 kOe。用Dy对Nd-Fe-B 磁体中的Nd 元素进行取代形成 (Nd,Dy)2Fe14B 相是目前提高矫顽力最重要的手段。但是，由于Dy 原子与Fe 原子磁矩反平行排列，Dy2Fe14B 的饱和磁化强度(0.7 T)仅为Nd2Fe14B（1.6 T）的44%，镝对钕的替代会造成磁体剩余磁化强度和磁能积的大幅度下降。另外，镝元素稀缺、成本高（每公斤镝的价格约为钕的10 倍），典型的含镝合金的组分为Nd12Dy2.7Fe76Cu0.2B6M2.6(M=Al, Co, Nb)，Dy 约占8 wt.%，所以寻找无Dy 高矫顽力永磁体是工业和资源可持续利用的迫切需求。

生产 Nd-Fe-B 磁体时，晶界相的性能、晶体结构、成分、应力状态对高矫顽力无镝Nd-Fe-B 永磁体的开发尤其重要。通过非磁性原子对晶界改性是充分发挥Nd2Fe14B 相的磁晶各向异性的一种有效手段。这些非磁性元素对晶界改性的过程可以分解为：改性元素与Nd 偏聚到晶界、与Nd 元素在晶界形成低熔点共晶、对晶界进行平滑和润湿三步，如图1所示（此示意图是在文献：H. Sepehri-Amin, T. Ohkubo, T. Shima, K. Hono, ActaMater. 60(2012) 819.中图13 基础上再加工而得）。但是，目前用这些非磁性元素对钕铁硼磁体进行掺杂时，Fe、Co 等铁磁性元素在晶界偏聚，同时掺杂元素固溶在Nd2Fe14B 晶粒内部，对磁体的剩余磁化强度产生消极影响，制约着矫顽力的进一步提高。如文献：H.Sepehri-Amin, T.Ohkubo, T. Shima, K. Hono, Grain boundary and interfacechemistry of an Nd-Fe-B-based sintered magnet, Acta Mater., 60 (2012) 819-830报道Cu 微量添加的钕铁硼磁体晶界的Fe+Co 的含量高达65 at.%（图2），并且晶界相呈铁磁态，导致晶界相对Nd2Fe14B 晶粒的磁隔离作用减弱，Nd2Fe14B 晶粒间将发生磁耦合效应，阻碍了磁体内禀矫顽力的进一步提高。因此，如何抑制软磁性相在晶界形成，即抑制Fe元素在晶界偏聚，同时又保持Nd2Fe14B 相的磁性不成为近两年研究高内禀矫顽力(Hcj>30kOe)、低镝Nd-Fe-B 永磁体的关键问题。

发明内容

本发明的目的是通过消除Fe 元素在钕铁硼磁体晶界偏聚，从而实现提高内禀矫顽力、降低镝（铽）元素用量的目的，以满足对高内禀矫顽力、低成本、高使用温度块状磁体有需要的各种场合。

为了达到以上目的，在大量的文献调研、理论分析和实验的基础上，本发明提供一种基于钕铁硼永磁体的改进型合金材料，其特征在于含有少量的Ag 元素，基本消除了Fe元素在晶界的析出，其具有比未经改进的合金具有更高的内禀矫顽力，并且在相同矫顽力的情形下所需镝（铽）的量更少。