[发明专利]一种Y-Gd基合金及包括该基合金的钕铈铁硼磁体与制备方法

说明书

本发明提供了一种Y‑Gd基合金及包括该基合金的钕铈铁硼磁体与制备方法，所述Y‑Gd基合金组分的原子百分比含量为：钇(Y)5‑30％，铜(Cu)5‑25％，铝(Al)5‑25％，其余为钆(Gd)和不可避免的杂质。本发明利用新型的低成本Y‑Gd基合金晶界改性技术制备钕铈铁硼磁体，能够有效改善钕铈铁硼磁体中晶界富稀土相的分布，调控主相成分，制备出高矫顽力热稳定的钕铈铁硼磁体。本发明充分利用了积压稀土元素，有效平衡了稀土资源利用，制得的钕铈铁硼磁体矫顽力高，热稳定性好，成本低，而且工艺简单、易操作，适于大规模批量化生产。因此，通过本发明可以制备高矫顽力热稳定的低成本钕铈铁硼磁体。

技术领域

本发明涉及合金设计与永磁材料制备技术领域，特指一种Y-Gd基合金及包括该基合金的钕铈铁硼磁体与制备方法，本发明提供了提高钕铈铁硼磁体矫顽力和热稳定性的方法。

背景技术

钕铁硼永磁材料因其优异的磁性能，满足现代材料轻、薄、短、小的发展要求，已广泛应用于航空航天、通讯、核磁共振、风力发电、新能源汽车等重要领域。但是，钕铁硼磁体的生产大量消耗了Nd、Pr、Tb、Dy等稀土元素，不仅导致材料成本一直提高，而且加剧了稀土资源的不平衡利用，造成了La、Ce、Y等低成本高丰度稀土元素的大量积压。因此，扩大低成本高丰度稀土元素在钕铁硼磁体中的应用具有重要的科学意义和工程价值。

钕铈铁硼磁体已经成为永磁材料发展的重要方向之一，引起了研究者的广泛关注。然而，当采用直接熔炼添加工艺来制备钕铈铁硼磁体时，Ce元素均匀分布在2:14:1主相中，由于Ce₂Fe₁₄B内稟磁性能较低，Ce会对主相产生强烈的磁稀释作用，使磁体磁性能急剧恶化。为了缓解Ce的磁稀释作用，逐渐发展了双主相工艺来制备钕铈铁硼磁体。通过双主相工艺制备的多主相钕铈铁硼磁体，具有非均匀的Ce元素分布特征，有效减小了Ce的磁稀释作用，提高了钕铈铁硼磁体的磁性能。但是，当Ce含量较高时，其磁性能仍较低；同时，由于Ce₂Fe₁₄B的居里温度低(T_c＝424K)，钕铈铁硼磁体的热稳定性较差，这限制了钕铈铁硼磁体的高温应用。因此，迫切需要进一步提升钕铈铁硼磁体磁性能和热稳定性。

钕铈铁硼磁体的磁性能受其微观结构和化学成分显著影响。晶界改性能够强化主相晶粒表层，改善晶界相成分和分布，是进一步提高钕铈铁硼磁体磁性能的有效方法。已有研究表明，通过Pr、Nd、Dy、Tb等稀土元素及其化合物或者合金的晶界引入能够有效提高钕铈铁硼磁体的磁性能，但是这并没有改变Pr、Nd、Dy、Tb等昂贵稀缺元素过度消耗的事实。而且，Pr、Nd的引入对其热稳定性的改善也是有限的。因此，亟需发展能够同时有效提高钕铈铁硼磁体矫顽力和热稳定性的新型低成本晶界改性合金和方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种Y-Gd基合金及包括该基合金的钕铈铁硼磁体与制备方法，提高钕铈铁硼磁体矫顽力和热稳定性。本发明利用廉价的稀土元素设计一种新型的低成本Y-Gd基合金，采用Y-Gd基合金晶界改性钕铈铁硼磁体，有效改善晶界富稀土相的分布，降低主相晶粒间的磁交换耦合作用，提高磁体的矫顽力，同时促使Y、Gd元素有效地扩散到主相晶粒中取代钕和铈元素，形成具有高热稳定性的主相壳层结构，提高磁体的热稳定性，从而制备出高矫顽力热稳定的钕铈铁硼磁体。

本发明解决上述问题的技术方案是：提供一种新型Y-Gd基合金，采用Y-Gd基合金晶界改性技术制备钕铈铁硼磁体，将Y-Gd基合金引入主相晶粒界面，使其改善晶界富稀土相的物化性质，促使富稀土相沿晶界均匀分布，降低主相晶粒间的磁交换耦合作用，同时促使Y、Gd元素有效地扩散进入主相晶粒，形成具有高热稳定性的主相壳层结构，通过上述的协同作用，同时有效提高钕铈铁硼磁体的矫顽力和热稳定性。

一种Y-Gd基合金，其组分的原子百分比含量为：钇(Y)：5-30％，铜(Cu)：5-25％，铝(Al)：5-25％，其余为钆(Gd)和不可避免的杂质。

上述方案中，所述Y-Gd基合金可由熔铸工艺制备，主要步骤为：