[发明专利]一种具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料及其制备方法，其特征在于：将具有硬磁性能的Ce_xFe_{101‑x‑y‑z}B_yM_z磁粉与无磁性的Nd₇₀Cu₃₀粉末按一定比例均匀混合，通过放电等离子烧结技术制备得到具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料。本发明利用具有硬磁性能的快淬合金粉和无磁性的稀土合金粉末，获得了具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料，改善了永磁体的微观结构、磁性能和耐腐蚀性能，并充分利用了高丰度稀土元素Ce。此外，本发明还具有烧结时间短，工艺流程简单的特点，有效促进了稀土资源的高效平衡利用。

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，特别提供一种具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料及其制备方法。

背景技术

Nd₂Fe₁₄B类稀土永磁材料由于其优异的磁性能，被广泛的应用于风力发电、消费类电子、医疗器械、新能源汽车、航空航天、轨道交通等领域。钕铁硼(Nd-Fe-B)磁体的广泛应用促使全球对中低丰度稀土元素钕、镨、镝、铽的需求猛增。然而，以铈(Ce)为主的高丰度稀土元素在稀土永磁中仍未获得大量应用，造成稀土资源的严重不平衡利用。从原材料成本和国家战略安全角度考虑，高性价比的高丰度稀土永磁的研究与开发势在必行。尽管Ce₂Fe₁₄B化合物的内禀磁特性劣于Nd₂Fe₁₄B化合物，但近期研究表明其仍然具有制备硬磁性能永磁材料的前景。

纳米晶磁体所特有的微观结构特点及较强的晶间交换耦合作用，使得其温度稳定性和断裂韧性要好于传统烧结磁体和粘结磁体。因此，纳米晶钕铁硼类磁体是目前的研究热点，也是未来的发展方向。一般而言，双主相结构磁体具有比单主相结构磁体更优异的磁性能。因此，具有双主相结构的纳米晶Ce-Fe-B基磁体的开发可充分利用高丰度稀土Ce，降低磁体成本，提高永磁体性价比，实现稀土资源的高效平衡利用。

发明内容

本发明的目的在于充分利用高丰度稀土Ce，并通过低熔点稀土合金的添加，实现纳米晶Ce-Fe-B基磁体的双主相结构，从而进一步提高磁体磁性能。

本发明技术方案如下：

一种具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料，其特征在于：将具有硬磁性能的Ce_xFe_101-x-y-zB_yM_z磁粉与无磁性的Nd₇₀Cu₃₀粉末按质量比为70-95：5-30均匀混合，通过放电等离子烧结技术制备得到具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料；Ce_xFe_101-x-y-zB_yM_z磁粉中，M为Cu、Al、Ga、Nb、Zr、Hf元素中的一种或多种，11≤x≤20，3≤y≤10，0≤z≤3。

其中：所述Ce_xFe_101-x-y-zB_yM_z磁粉中，部分Fe元素可由Co替代；Nd₇₀Cu₃₀粉末成分中的部分Nd元素可由Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的一种或多种替代，部分Cu元素可由Al、Ga、Zn中的一种或多种替代。

本发明还提供了所述双主相结构的纳米晶稀土永磁材料的制备方法，其特征在于：采用放电等离子烧结技术制备所述具有双主相结构的纳米晶稀土永磁材料，放电等离子烧结前及整个烧结过程真空度小于10Pa，烧结温度为600～800℃，烧结压力为20～100MPa，烧结时间为0～20min。