[发明专利]一种通过低熔点PrCu晶间相添加制备各向异性CeFeB永磁合金的方法

说明书

本发明公开了一种通过低熔点PrCu晶间相添加制备各向异性CeFeB永磁合金的方法，其步骤为：选取单质元素：按化学计量比配比CeFeB合金与PrCu合金；熔炼甩带：分别将配比好的Ce、Fe、B单质和Pr、Cu单质在氩气气氛下电弧熔炼以确保成分均匀；后在氩气环境下，分别将CeFeB合金铸锭和PrCu合金铸锭通过熔体快淬技术制备成合金薄带；退火热处理：将熔体快淬制备的初始薄带进行退火热处理。粗破碎与机械混合：放电等离子烧结(SPS)：将机械混合后的粉末装入石墨模具中，采用放电等离子烧结技术制备各向同性块体材料；热变形：将SPS烧结块体放入真空热压炉中进行热变形，获得各向异性CeFeB永磁合金。

技术领域

本发明涉及各向异性CeFeB永磁合金的制备及其性能研究，尤其涉及一种通过低熔点PrCu晶间相添加制备各向异性CeFeB永磁合金的方法。

背景技术

钕铁硼磁体的广泛应用促使中低丰度稀土元素钕、镨、镝、铽等被大量消耗。然而，以铈(Ce)、镧(La)为主的高丰度稀土元素在永磁领域中仍未获得大量应用，造成稀土资源的不平衡利用。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开发势在必行。

热变形法是对有一定致密度的磁体进行镦粗或挤压等的加工方式，已经成功应用于制备高性能各向异性Nd-Fe-B磁体。目前针对CeFeB永磁块体材料的研究多以烧结磁体为主，通过热变形技术制备各向异性CeFeB磁体的相关研究不多，特别是通过晶间相添加同时达到改善塑性变形能力和提高各向异性的研究更加匮乏。

本发明通过在烧结过程中添加低熔点PrCu合金，在大为提高磁体致密度和磁性能的同时，对改善磁体的塑性变形能力和增加磁各向异性方面都能起到良好作用。特别是对于后期通过晶界扩散提高磁性能方面，低熔点PrCu合金可以作为晶界扩散通道，大为改善扩散效率，因此本发明技术具有一定的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供了低熔点PrCu晶间相添加制备各向异性CeFeB永磁合金的方法，它具有高各向异性及磁性能优异等优点。

本发明是这样来实现的，方法步骤为：

(一)配比母合金样品成分：根据CeFeB与PrCu相图，分别配比Ce_13.5+xFe_81-xB_5.5(0<x<3.5)与Pr₆₈Cu₃₂合金，采用纯度为99.40％的单质Ce、纯度为99.95％的单质Fe和硼铁(B(19.67wt.％),Fe(78.98wt.％))为原材料。

(二)熔炼甩带：将称量配比好的单质元素放入高真空水冷式铜坩埚电弧炉中进行熔炼，真空抽至2.0×10^-3Pa后充入1个大气压的高纯氩气，熔炼时先熔Zr块体，使其吸收炉内残余的氧气，为使得成分更加均匀，需反复熔炼6～7次；后用砂轮机打磨铸锭，以去除其表面氧化层，再经机械破碎后装入石英管，在高纯氩气保护的气氛下感应加热成液体并用高速氩气流使其从石英管管口中喷出，迅速喷出的液滴滴在30～40m/s快速旋转的铜辊上，最终制备得到CeFeB薄带和PrCu薄带。

(三)退火热处理：将薄带状CeFeB样品用石英管密封，其内部为高真空状态，使用高温电阻炉把密封后的薄带进行退火热处理，然后在600℃退火5～15min。

(四)粗破碎与机械混合：使用玛瑙钵和杵在手套箱中分别将退火后的CeFeB薄带和PrCu薄带研磨至100～300μm，按照5～20wt.％的PrCu合金配比，使用混合机将CeFeB粉末与PrCu粉末均匀混合。其中，为了防止合金粉末的氧化，需在高纯度氩气气氛中混合。

(五)放电等离子烧结(SPS)：将15～20g混合后的粉末装入石墨模具中，利用放电等离子烧结系统，在600～750℃、30～50MPa和5～10min的高真空烧结条件下，制得圆柱形CeFeB永磁体。