[发明专利]一种高性能低成本稀土永磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁领域，特别涉及一种高性能低成本稀土永磁材料及其制备方法。

背景技术

以钕铁硼为代表的稀土-铁-硼系永磁材料是磁性能(能量密度)最高、应用范围最广、发展速度最快的新一代永磁材料，被誉为“磁王”,在各种电器设备中应用非常广泛。R-Fe-B磁体显微组织如图1所示，该磁体中对磁性能贡献最大的铁磁相是R₂Fe₁₄B相，该相被称为主相，如白色区域。另外还存在晶界相，一般来说晶界相是一种富R相，如黑色区域。在主相和晶界相的交界处存在一层成分介于主相与晶界之间的过渡层。

其中富R相的重要作用是：

(1)富R相具有低熔点，因此它在磁体生产工艺的烧结步骤中变成液相，所以富R相促使磁体的致密化，由此提高磁化强度；

(2)富R相消除R₂Fe₁₄B相晶界的缺陷，该缺陷导致反向磁畴的成核点，这样由于该成核点的减少而使矫顽力增加；

(3)由于富R相是非磁性的，所以该主相在磁性上是相互隔离的，这样使矫顽力增加。

R-Fe-B磁体的主要磁性能指标包括剩磁和矫顽力。磁体剩磁的高低主要取决于主相的体积百分比、主相的饱和磁极化强度和取向度等因素。影响磁体矫顽力的因素很多，就目前来说，添加镝、铽是最常用、最有效的提高磁体矫顽力的方法，因为镝铽-铁-硼相具有几倍于钕-铁-硼相的各向异性场。但镝、铽属于稀缺资源，价格昂贵，不易大量添加，所以镝、铽减量化已经成为很多学者的研究主题。一般来说，磁体晶界及过渡层更容易成为反向磁畴的形核点，所以硬化晶界可以更显著地提高磁体的矫顽力。也就是说，R₂Fe₁₄B化合物具有较高各向异性场的等稀土元素进入晶界及过渡层更有利于提高磁体的矫顽力。所以说，R-Fe-B磁体理想的晶体结构应该是R₂Fe₁₄B化合物具有较高各向异性场的稀土元素进入晶界相。例如CN200680003392.0、CN200810179949.7都是这方面的技术方法。

在实际生产中，人们通常是将镨、钕、镝、铽等多种稀土元素共同熔炼制备R-Fe-B合金。根据R₂Fe₁₄B化合物的内禀特性，基本上是R₂Fe₁₄B化合物各向异性场高的稀土元素结晶温度也高，如图2所示。也就是说，由于镝铽-铁-硼相的结晶温度高，在钢水从高温到低温冷却中优先结晶生成镝铽-铁-硼相，而使R₂Fe₁₄B化合物各向异性场较低的镨、钕等稀土元素进入晶界相，这与理想的磁体模型恰恰相反。

发明内容

本发明提供一种高性能低成本稀土永磁材料，该稀土永磁材料的主相具有一个晶粒只具有单一稀土的特点。

本发明还提供所述高性能低成本稀土永磁材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高性能低成本稀土永磁材料，该材料主要由主相和晶界相合金按1∶0.005-0.2的重量比混合烧结而成，

所述的主相是由R₁-Fe-M-B合金、R₂-Fe-M-B合金、R₃-Fe-M-B合金、R₄-Fe-M-B合金、R₅-Fe-M-B合金中的任意两种或两种以上组成的混合物，其中R₁是镨、R₂是钕、R₃是镧、R₄是铈、R₅是钇，M选自Co、Nb、V、Mo、W、Cr、Al、Ti、Zr、Cu、Ga中的一种或几种，

前述的R_x-Fe-M-B合金中，x取1-5的正整数，26wt％≤R_x≤33wt％；0wt％≤M≤10wt％；0.9wt％≤B≤2wt％；其余为铁及不可避免的杂质；

所述的晶界相合金为一种富稀土合金，该合金的成分为RQ，式中R为镨、钕、钆、钷、铕、钐、镝、铽中的一种或几种，Q为Fe、Co、Ni、Nb、V、Mo、W、Cr、Al、Ti、Zr、Cu、Ga、B中的一种或几种；晶界相合金中，0≤Q≤72wt％，其余为R及不可避免的杂质。