一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体及制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体及制备方法，属于稀土永磁材料制备领域。
背景技术：
2.稀土永磁体钕铁硼nd
‑
fe
‑
b具有高剩磁、高磁能积，成为现代科学技术特别是交通运输、计算机、信息、航空航天、清洁能源等领域不可缺少的关键材料，得到广泛应用，推动相关产业的发展。但稀土钕铁硼永磁材料矫顽力较低，难以完全满足电动汽车、风力发电等领域对磁性能的要求，因此需要进一步提高钕铁硼永磁材料的矫顽力。
3.稀土dy2fe
14
b合金饱和磁化强度虽然低，但具有高磁晶各向异性场，磁体矫顽力高，而且dy2fe
14
b不含昂贵重稀土元素tb，磁体原材料成本能得到有效控制。在熔炼时将nd和dy元素混合制成(nd,dy)
‑
fe
‑
b合金，磁体矫顽力得到提高，但需要添加足量的dy元素磁体矫顽力提高程度才明显，这样磁体剩磁和磁能积显著降低，而且生产成本也大大增加。在混料时将dy或dy合金粉末加入到钕铁硼粉末中制备成磁体，矫顽力得到提高，但磁体剩磁降低较多，而且dy或dy合金粉末添加量较大时，磁体矫顽力增加程度减弱，剩磁和磁能积下降明显。将dy合金粉末通过涂覆等方法到磁体表面，在退火过程中dy元素会从磁体表面扩散到内部，磁体矫顽力显著增加；但为使dy元素从磁体表面扩散到内部，需要减小磁体尺寸，该方法不适用于大尺寸磁体的批量生产。
4.现有方法中有采用双合金的方法将nd
‑
fe
‑
b和re
‑
fe
‑
b合金(re可含dy元素)混合，由于dy
‑
fe
‑
b相具有超高的磁晶各向异性场，磁体矫顽力得到提高。需要说明的是在高温烧结时nd元素会向dy
‑
fe
‑
b合金相中扩散取代dy，从而会显著降低dy
‑
fe
‑
b相的磁晶各向异性场，这样会减弱磁体矫顽力的提高程度。同时由于dy
‑
fe
‑
b相的饱和磁化强度低，dy
‑
fe
‑
b合金粉末的添加以及dy元素取代nd
‑
fe
‑
b中的nd会明显降低磁体剩磁和磁能积。还有将高磁晶各向异性场和低磁晶各向异性场两种合金混合，通过重稀土元素扩散和优化显微结构提高磁体矫顽力，但磁体磁能积依然比较低。还有将两种配方的钕铁硼合金混合，然后采用二次压制成型和烧结制得磁体，磁体原材料生产成本降低，磁体综合磁性能较好。但该方法需要经过二次成型，磁体成型工艺环节增加，工艺稳定性会受到影响。
技术实现要素：
5.针对现有技术的不足，为克服元素过度扩散减弱磁体矫顽力提高程度的不足，同时防止磁体剩磁和磁能积明显降低，本发明提供一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体及制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金，合金(nd,re)
‑
fe
‑
b化学式按原子百分比为(nd,re)
a1
(fe,m)
100
‑
a1
‑
a2
b
a2
，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b化学式按原子百分比为(dy,re)
b1
(fe,m’)
100
‑
b1
‑
b2
b
b2
，其中11.7≤a1≤13.5，5
≤a2≤6，15≤b1≤23，5≤b2≤6，而且a1 3≤b1；
8.所述化学式中元素m为添加元素，包括高熔点元素zr或nb、及低熔点元素ga；所述原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量不低于混合后原料粉末总重量的70wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量不高于混合后原料粉末总重量的30wt％。
9.所述re选自稀土元素la、ce、pr、nd、sm、gd、tb、dy、ho、y、sc中的一种或几种。
10.化学式中元素m还包括co、ni、cu、zn、al、mo、ti、cr、si中的任一种或几种。
11.化学式中元素m’为添加元素，选自co、ni、cu、zn、al、ga、nb、mo、ti、zr、cr、si中的任一种或几种；
12.所述(dy,re)
‑
fe
‑
b合金中dy、re的原子百分比的比值大于或等于1。
13.所述(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金的主相均为re2fe
14
b。
14.所述原料中还可加入金属、合金或化合物，所述金属、合金或化合物中包含的元素种类为la、ce、pr、nd、sm、gd、tb、dy、ho、y、sc、fe、b、co、ni、cu、zn、al、ga、nb、mo、ti、zr、v、cr、mn、c、si、ge、ta、h、n、o、f中的任一种或几种；其中，金属、合金或化合物的加入量不高于混合后原料粉末总重量的10wt％。
15.所述的永磁体的制备方法，包括以下步骤：
16.(1)按权利要求1中各原料成分要求，配制成各原料的成分混合物；
17.(2)制备(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金：
18.用真空熔炼速凝炉制备(nd,re)
‑
fe
‑
b合金速凝片：将配好的(nd,re)
‑
fe
‑
b合金各原料成分混合物分别放入感应熔炼速凝炉坩埚内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，然后送电加热待各原料成分混合物熔融为液体时，将熔融液浇注到线速度为1
‑
3m/s的水冷铜辊上，获得平均厚度为0.1
‑
2.0mm的速凝薄带；
19.用真空中频冶炼炉冶炼(dy,re)
‑
fe
‑
b合金铸锭：将配好的(dy,re)
‑
fe
‑
b合金各原料成分混合物分别放入真空中频冶炼炉内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，采用感应加热的方式使各原料成分混合物熔融为液体，并保证合金成分均匀，然后冷却为合金铸锭；
20.(3)将(nd,re)
‑
fe
‑
b合金速凝薄带放入氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；随后将初破碎粉末加氮气进行气流磨，将合金磨成平均粒度为1
‑
6μm的合金粉末；
21.将(dy,re)
‑
fe
‑
b合金铸锭在真空中于1100℃进行均匀化热处理2小时，保证合金成分更加均匀；随后置于氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；然后使用球磨将(dy,re)
‑
fe
‑
b合金铸锭磨成平均粒度为1
‑
6μm的合金粉末；
22.(4)取(nd,re)
‑
fe
‑
b合金粉末和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金粉末混合均匀，然后将混合粉末在1
‑
3t的磁场中取向压制成型，在冷等静压机中制成密度为3～5g/cm3的毛坯，其中等静压过程中压力为100
‑
300mpa；
23.(5)将毛坯放入烧结炉中，将炉内抽至真空低于3
×
10
‑3pa进行烧结，其中，烧结温度为1050
‑
1090℃，保温1
‑
4小时后，冷却至室温，获得致密烧结磁体；随后分别在700
‑
980℃和400
‑
700℃热处理各1
‑
4小时，制得永磁体。
24.步骤(4)混合粉末中还可以加入金属、合金或化合物，所述金属、合金或化合物中包含的元素种类为la、ce、pr、nd、sm、gd、tb、dy、ho、y、sc、fe、b、co、ni、cu、zn、al、ga、nb、mo、
ti、zr、v、cr、mn、c、si、ge、ta、h、n、o、f中的任一种或几种。
25.本发明有益效果：
26.本发明采用多合金工艺调制元素扩散和晶间相分布，将nd
‑
fe
‑
b和dy
‑
fe
‑
b合金粉末直接混合一次成型、然后烧结制备稀土永磁体，通过适度降低nd
‑
fe
‑
b合金中稀土nd含量、提高dy
‑
fe
‑
b合金中稀土含量、联合添加高熔点和低熔点元素来提高磁体矫顽力和保持高磁能积。
27.本发明由于nd
‑
fe
‑
b合金中稀土含量低，接近re2fe
14
b的正分含量，铁磁相含量高，因此晶间相的含量较少，磁体饱和磁化强度高，磁体可以保持高剩磁；同时由于联合添加高熔点元素zr和低熔点元素ga等，能防止晶间相团聚，晶间相沿主相晶粒边界均匀分布，在增大磁体铁磁相含量的同时微观结构保持均匀，磁体能保持高磁能积。
28.本发明由于nd
‑
fe
‑
b合金中稀土含量低，合金中稀土nd元素向晶间相扩散并扩散到dy
‑
fe
‑
b合金中替代dy的程度降低，因而dy
‑
fe
‑
b合金相高磁晶各向异性场得到保持；同时由于dy
‑
fe
‑
b合金中稀土元素dy含量相对较高，在烧结过程中dy元素会向晶间液相扩散，取代nd
‑
fe
‑
b相晶粒边界nd元素，形成(nd,dy)
‑
fe
‑
b边界相从而提高晶粒边界的各向异性场和磁体矫顽力。
29.本发明由于将nd
‑
fe
‑
b和dy
‑
fe
‑
b合金粉末直接混合一次成型，减少了磁体成型工艺环节，工艺稳定性得到保持，磁体磁性能更容易得到提高。综合以上因素，磁体矫顽力可更大程度地提高，高磁能积得到保持，在不使用或少量使用昂贵重稀土元素tb的前提下，达到同时获得高磁能积和高矫顽力的稀土永磁体目的，磁能积(bh)
max
≥46.0mgoe，矫顽力h
c
≥18.0koe，而且(bh)
max
h
c
≥66.0。
具体实施方式
30.以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
31.实施例1
32.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金，其中合金(nd,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
(即nd为13at.％，fe为80at.％，co为0.9at.％，zr为0.1at.％，ga为0.1at.％，b为5.9at.％)，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为dy
19
fe
75
b6。
33.原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的10wt％。
34.该稀土永磁体的制备方法包括以下步骤：
35.(1)按上述各原料成分要求，配制成各原料的成分混合物；
36.(2)制备nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金及dy
19
fe
75
b6合金：
37.用真空熔炼速凝炉制备nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金速凝片：将配好的nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金各原料成分混合物分别放入感应熔炼速凝炉坩埚内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，然后送电加热待各原料成分混合物熔融为液体时，将熔融液浇注到线速度为1
‑
3m/s的水冷铜辊上，获得平均厚度为0.1
‑
2.0mm的速凝薄带；
38.用真空中频冶炼炉冶炼dy
19
fe
75
b6合金铸锭：将配好的dy
19
fe
75
b6合金各原料成分
混合物分别放入真空中频冶炼炉内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，采用感应加热的方式使各原料成分混合物熔融为液体，并保证合金成分均匀，然后冷却为合金铸锭；
39.(3)将nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金速凝薄带放入氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；随后将初破碎粉末加氮气进行气流磨，将合金磨成平均粒度约为3.5μm的合金粉末；
40.将dy
19
fe
75
b6合金铸锭在真空中于1100℃进行均匀化热处理2小时，保证合金成分更加均匀；随后置于氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；然后使用球磨将dy
19
fe
75
b6合金铸锭磨成平均粒度约为3.0μm的合金粉末。
41.(4)取9g nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金粉末和1g dy
19
fe
75
b6合金粉末混合均匀，然后将混合粉末在1
‑
3t的磁场中取向压制成型，在冷等静压机中制成密度为3～5g/cm3的毛坯，其中等静压过程中压力为200mpa。
42.(5)将毛坯放入烧结炉中，将炉内抽至真空低于3
×
10
‑3pa进行烧结，其中，烧结温度为1075℃，保温2小时后，冷却至室温，获得致密烧结磁体；随后分别在900℃和500℃热处理各2小时，制得永磁体。
43.采用永磁测量装置测量磁体的磁性能，磁体矫顽力h
c
为18.1koe，剩磁b
r
为14.1kgs，最大磁能积(bh)
max
为48.0mgoe，h
c
(bh)
max
＝66.1。
44.实施例2
45.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金，其中合金(nd,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为nd
13.3
fe
79.7
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
(即nd为13.3at.％，fe为79.7at.％，co为0.9at.％，zr为0.1at.％，ga为0.1at.％，b为5.9at.％)，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为dy
19
fe
75
b6。
46.原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的10wt％。
47.该稀土永磁体的制备方法同实施例1(其中步骤(4)为9g nd
13.3
fe
79.7
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金粉末和1g dy
19
fe
75
b6合金粉末混合均匀)，采用永磁测量装置测量磁体磁性能，磁体矫顽力h
c
为20.8koe，剩磁b
r
为13.9kgs，最大磁能积(bh)
max
为47.6mgoe，h
c
(bh)
max
＝68.4。
48.实施例3
49.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金、(dy,re)
‑
fe
‑
b合金和tbf3，其中合金(nd,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
(即nd为13at.％，fe为80at.％，co为0.9at.％，zr为0.1at.％，ga为0.1at.％，b为5.9at.％)，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为dy
19
fe
75
b6。
50.原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的8wt％，tbf3含量为混合后合金粉末总重量的2wt％。
51.该稀土永磁体的制备方法同实施例1(其中步骤(4)为9g nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金粉末、0.8g dy
19
fe
75
b6合金粉末和0.2g tbf3混合均匀)，采用永磁测量装置测量磁体磁性能，磁体矫顽力h
c
为22.1koe，剩磁b
r
为13.8kgs，最大磁能积
(bh)
max
为46.0mgoe，h
c
(bh)
max
＝68.1。
52.对比例1
53.选用nd
13
fe
81
b6合金及dy
19
fe
75
b6合金为原料制备永磁体，原料中nd
13
fe
81
b6合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，dy
19
fe
75
b6合金含量为混合后合金粉末总重量的10wt％。
54.制备方法同实施例1(其中步骤(2)为制备nd
13
fe
81
b6合金速凝片和dy
19
fe
75
b6合金铸锭；步骤(4)为9g nd
13
fe
81
b6合金粉末和1g dy
19
fe
75
b6合金粉末混合均匀)，采用永磁测量装置测量磁体磁性能，磁体矫顽力为8.7koe，剩磁为13.0kgs，最大磁能积为39.2mgoe。
55.分析可知，对比例1磁体中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金未同时添加高熔点元素zr和低熔点元素ga，磁体矫顽力、磁能积均低于实施例1的磁体，这说明实施例1采用的方法在提高磁性能上具有更好的效果。
56.上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明，并非对实施方式的限定。对于所属领域普通技术人员来说，在本发明构思的基础上还可做出其它等同或类似的变化，这项变化或变动均在本发明的保护范围之内。
技术领域
1.本发明涉及一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体及制备方法，属于稀土永磁材料制备领域。
背景技术：
2.稀土永磁体钕铁硼nd
‑
fe
‑
b具有高剩磁、高磁能积，成为现代科学技术特别是交通运输、计算机、信息、航空航天、清洁能源等领域不可缺少的关键材料，得到广泛应用，推动相关产业的发展。但稀土钕铁硼永磁材料矫顽力较低，难以完全满足电动汽车、风力发电等领域对磁性能的要求，因此需要进一步提高钕铁硼永磁材料的矫顽力。
3.稀土dy2fe
14
b合金饱和磁化强度虽然低，但具有高磁晶各向异性场，磁体矫顽力高，而且dy2fe
14
b不含昂贵重稀土元素tb，磁体原材料成本能得到有效控制。在熔炼时将nd和dy元素混合制成(nd,dy)
‑
fe
‑
b合金，磁体矫顽力得到提高，但需要添加足量的dy元素磁体矫顽力提高程度才明显，这样磁体剩磁和磁能积显著降低，而且生产成本也大大增加。在混料时将dy或dy合金粉末加入到钕铁硼粉末中制备成磁体，矫顽力得到提高，但磁体剩磁降低较多，而且dy或dy合金粉末添加量较大时，磁体矫顽力增加程度减弱，剩磁和磁能积下降明显。将dy合金粉末通过涂覆等方法到磁体表面，在退火过程中dy元素会从磁体表面扩散到内部，磁体矫顽力显著增加；但为使dy元素从磁体表面扩散到内部，需要减小磁体尺寸，该方法不适用于大尺寸磁体的批量生产。
4.现有方法中有采用双合金的方法将nd
‑
fe
‑
b和re
‑
fe
‑
b合金(re可含dy元素)混合，由于dy
‑
fe
‑
b相具有超高的磁晶各向异性场，磁体矫顽力得到提高。需要说明的是在高温烧结时nd元素会向dy
‑
fe
‑
b合金相中扩散取代dy，从而会显著降低dy
‑
fe
‑
b相的磁晶各向异性场，这样会减弱磁体矫顽力的提高程度。同时由于dy
‑
fe
‑
b相的饱和磁化强度低，dy
‑
fe
‑
b合金粉末的添加以及dy元素取代nd
‑
fe
‑
b中的nd会明显降低磁体剩磁和磁能积。还有将高磁晶各向异性场和低磁晶各向异性场两种合金混合，通过重稀土元素扩散和优化显微结构提高磁体矫顽力，但磁体磁能积依然比较低。还有将两种配方的钕铁硼合金混合，然后采用二次压制成型和烧结制得磁体，磁体原材料生产成本降低，磁体综合磁性能较好。但该方法需要经过二次成型，磁体成型工艺环节增加，工艺稳定性会受到影响。
技术实现要素：
5.针对现有技术的不足，为克服元素过度扩散减弱磁体矫顽力提高程度的不足，同时防止磁体剩磁和磁能积明显降低，本发明提供一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体及制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金，合金(nd,re)
‑
fe
‑
b化学式按原子百分比为(nd,re)
a1
(fe,m)
100
‑
a1
‑
a2
b
a2
，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b化学式按原子百分比为(dy,re)
b1
(fe,m’)
100
‑
b1
‑
b2
b
b2
，其中11.7≤a1≤13.5，5
≤a2≤6，15≤b1≤23，5≤b2≤6，而且a1 3≤b1；
8.所述化学式中元素m为添加元素，包括高熔点元素zr或nb、及低熔点元素ga；所述原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量不低于混合后原料粉末总重量的70wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量不高于混合后原料粉末总重量的30wt％。
9.所述re选自稀土元素la、ce、pr、nd、sm、gd、tb、dy、ho、y、sc中的一种或几种。
10.化学式中元素m还包括co、ni、cu、zn、al、mo、ti、cr、si中的任一种或几种。
11.化学式中元素m’为添加元素，选自co、ni、cu、zn、al、ga、nb、mo、ti、zr、cr、si中的任一种或几种；
12.所述(dy,re)
‑
fe
‑
b合金中dy、re的原子百分比的比值大于或等于1。
13.所述(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金的主相均为re2fe
14
b。
14.所述原料中还可加入金属、合金或化合物，所述金属、合金或化合物中包含的元素种类为la、ce、pr、nd、sm、gd、tb、dy、ho、y、sc、fe、b、co、ni、cu、zn、al、ga、nb、mo、ti、zr、v、cr、mn、c、si、ge、ta、h、n、o、f中的任一种或几种；其中，金属、合金或化合物的加入量不高于混合后原料粉末总重量的10wt％。
15.所述的永磁体的制备方法，包括以下步骤：
16.(1)按权利要求1中各原料成分要求，配制成各原料的成分混合物；
17.(2)制备(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金：
18.用真空熔炼速凝炉制备(nd,re)
‑
fe
‑
b合金速凝片：将配好的(nd,re)
‑
fe
‑
b合金各原料成分混合物分别放入感应熔炼速凝炉坩埚内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，然后送电加热待各原料成分混合物熔融为液体时，将熔融液浇注到线速度为1
‑
3m/s的水冷铜辊上，获得平均厚度为0.1
‑
2.0mm的速凝薄带；
19.用真空中频冶炼炉冶炼(dy,re)
‑
fe
‑
b合金铸锭：将配好的(dy,re)
‑
fe
‑
b合金各原料成分混合物分别放入真空中频冶炼炉内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，采用感应加热的方式使各原料成分混合物熔融为液体，并保证合金成分均匀，然后冷却为合金铸锭；
20.(3)将(nd,re)
‑
fe
‑
b合金速凝薄带放入氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；随后将初破碎粉末加氮气进行气流磨，将合金磨成平均粒度为1
‑
6μm的合金粉末；
21.将(dy,re)
‑
fe
‑
b合金铸锭在真空中于1100℃进行均匀化热处理2小时，保证合金成分更加均匀；随后置于氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；然后使用球磨将(dy,re)
‑
fe
‑
b合金铸锭磨成平均粒度为1
‑
6μm的合金粉末；
22.(4)取(nd,re)
‑
fe
‑
b合金粉末和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金粉末混合均匀，然后将混合粉末在1
‑
3t的磁场中取向压制成型，在冷等静压机中制成密度为3～5g/cm3的毛坯，其中等静压过程中压力为100
‑
300mpa；
23.(5)将毛坯放入烧结炉中，将炉内抽至真空低于3
×
10
‑3pa进行烧结，其中，烧结温度为1050
‑
1090℃，保温1
‑
4小时后，冷却至室温，获得致密烧结磁体；随后分别在700
‑
980℃和400
‑
700℃热处理各1
‑
4小时，制得永磁体。
24.步骤(4)混合粉末中还可以加入金属、合金或化合物，所述金属、合金或化合物中包含的元素种类为la、ce、pr、nd、sm、gd、tb、dy、ho、y、sc、fe、b、co、ni、cu、zn、al、ga、nb、mo、
ti、zr、v、cr、mn、c、si、ge、ta、h、n、o、f中的任一种或几种。
25.本发明有益效果：
26.本发明采用多合金工艺调制元素扩散和晶间相分布，将nd
‑
fe
‑
b和dy
‑
fe
‑
b合金粉末直接混合一次成型、然后烧结制备稀土永磁体，通过适度降低nd
‑
fe
‑
b合金中稀土nd含量、提高dy
‑
fe
‑
b合金中稀土含量、联合添加高熔点和低熔点元素来提高磁体矫顽力和保持高磁能积。
27.本发明由于nd
‑
fe
‑
b合金中稀土含量低，接近re2fe
14
b的正分含量，铁磁相含量高，因此晶间相的含量较少，磁体饱和磁化强度高，磁体可以保持高剩磁；同时由于联合添加高熔点元素zr和低熔点元素ga等，能防止晶间相团聚，晶间相沿主相晶粒边界均匀分布，在增大磁体铁磁相含量的同时微观结构保持均匀，磁体能保持高磁能积。
28.本发明由于nd
‑
fe
‑
b合金中稀土含量低，合金中稀土nd元素向晶间相扩散并扩散到dy
‑
fe
‑
b合金中替代dy的程度降低，因而dy
‑
fe
‑
b合金相高磁晶各向异性场得到保持；同时由于dy
‑
fe
‑
b合金中稀土元素dy含量相对较高，在烧结过程中dy元素会向晶间液相扩散，取代nd
‑
fe
‑
b相晶粒边界nd元素，形成(nd,dy)
‑
fe
‑
b边界相从而提高晶粒边界的各向异性场和磁体矫顽力。
29.本发明由于将nd
‑
fe
‑
b和dy
‑
fe
‑
b合金粉末直接混合一次成型，减少了磁体成型工艺环节，工艺稳定性得到保持，磁体磁性能更容易得到提高。综合以上因素，磁体矫顽力可更大程度地提高，高磁能积得到保持，在不使用或少量使用昂贵重稀土元素tb的前提下，达到同时获得高磁能积和高矫顽力的稀土永磁体目的，磁能积(bh)
max
≥46.0mgoe，矫顽力h
c
≥18.0koe，而且(bh)
max
h
c
≥66.0。
具体实施方式
30.以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
31.实施例1
32.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金，其中合金(nd,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
(即nd为13at.％，fe为80at.％，co为0.9at.％，zr为0.1at.％，ga为0.1at.％，b为5.9at.％)，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为dy
19
fe
75
b6。
33.原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的10wt％。
34.该稀土永磁体的制备方法包括以下步骤：
35.(1)按上述各原料成分要求，配制成各原料的成分混合物；
36.(2)制备nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金及dy
19
fe
75
b6合金：
37.用真空熔炼速凝炉制备nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金速凝片：将配好的nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金各原料成分混合物分别放入感应熔炼速凝炉坩埚内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，然后送电加热待各原料成分混合物熔融为液体时，将熔融液浇注到线速度为1
‑
3m/s的水冷铜辊上，获得平均厚度为0.1
‑
2.0mm的速凝薄带；
38.用真空中频冶炼炉冶炼dy
19
fe
75
b6合金铸锭：将配好的dy
19
fe
75
b6合金各原料成分
混合物分别放入真空中频冶炼炉内，抽真空至1
×
10
‑1pa后送电加热至600
‑
900℃、保持温度和真空5
‑
15分钟后充入氩气，采用感应加热的方式使各原料成分混合物熔融为液体，并保证合金成分均匀，然后冷却为合金铸锭；
39.(3)将nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金速凝薄带放入氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；随后将初破碎粉末加氮气进行气流磨，将合金磨成平均粒度约为3.5μm的合金粉末；
40.将dy
19
fe
75
b6合金铸锭在真空中于1100℃进行均匀化热处理2小时，保证合金成分更加均匀；随后置于氢破碎炉中进行氢破碎，得到初破碎粉末；然后使用球磨将dy
19
fe
75
b6合金铸锭磨成平均粒度约为3.0μm的合金粉末。
41.(4)取9g nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金粉末和1g dy
19
fe
75
b6合金粉末混合均匀，然后将混合粉末在1
‑
3t的磁场中取向压制成型，在冷等静压机中制成密度为3～5g/cm3的毛坯，其中等静压过程中压力为200mpa。
42.(5)将毛坯放入烧结炉中，将炉内抽至真空低于3
×
10
‑3pa进行烧结，其中，烧结温度为1075℃，保温2小时后，冷却至室温，获得致密烧结磁体；随后分别在900℃和500℃热处理各2小时，制得永磁体。
43.采用永磁测量装置测量磁体的磁性能，磁体矫顽力h
c
为18.1koe，剩磁b
r
为14.1kgs，最大磁能积(bh)
max
为48.0mgoe，h
c
(bh)
max
＝66.1。
44.实施例2
45.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金和(dy,re)
‑
fe
‑
b合金，其中合金(nd,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为nd
13.3
fe
79.7
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
(即nd为13.3at.％，fe为79.7at.％，co为0.9at.％，zr为0.1at.％，ga为0.1at.％，b为5.9at.％)，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为dy
19
fe
75
b6。
46.原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的10wt％。
47.该稀土永磁体的制备方法同实施例1(其中步骤(4)为9g nd
13.3
fe
79.7
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金粉末和1g dy
19
fe
75
b6合金粉末混合均匀)，采用永磁测量装置测量磁体磁性能，磁体矫顽力h
c
为20.8koe，剩磁b
r
为13.9kgs，最大磁能积(bh)
max
为47.6mgoe，h
c
(bh)
max
＝68.4。
48.实施例3
49.一种高磁能积和高矫顽力的含dy稀土永磁体，原料包括(nd,re)
‑
fe
‑
b合金、(dy,re)
‑
fe
‑
b合金和tbf3，其中合金(nd,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
(即nd为13at.％，fe为80at.％，co为0.9at.％，zr为0.1at.％，ga为0.1at.％，b为5.9at.％)，合金(dy,re)
‑
fe
‑
b的化学式按原子百分比为dy
19
fe
75
b6。
50.原料中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，(dy,re)
‑
fe
‑
b合金含量为混合后合金粉末总重量的8wt％，tbf3含量为混合后合金粉末总重量的2wt％。
51.该稀土永磁体的制备方法同实施例1(其中步骤(4)为9g nd
13
fe
80
co
0.9
zr
0.1
ga
0.1
b
5.9
合金粉末、0.8g dy
19
fe
75
b6合金粉末和0.2g tbf3混合均匀)，采用永磁测量装置测量磁体磁性能，磁体矫顽力h
c
为22.1koe，剩磁b
r
为13.8kgs，最大磁能积
(bh)
max
为46.0mgoe，h
c
(bh)
max
＝68.1。
52.对比例1
53.选用nd
13
fe
81
b6合金及dy
19
fe
75
b6合金为原料制备永磁体，原料中nd
13
fe
81
b6合金含量为混合后合金粉末总重量的90wt％，dy
19
fe
75
b6合金含量为混合后合金粉末总重量的10wt％。
54.制备方法同实施例1(其中步骤(2)为制备nd
13
fe
81
b6合金速凝片和dy
19
fe
75
b6合金铸锭；步骤(4)为9g nd
13
fe
81
b6合金粉末和1g dy
19
fe
75
b6合金粉末混合均匀)，采用永磁测量装置测量磁体磁性能，磁体矫顽力为8.7koe，剩磁为13.0kgs，最大磁能积为39.2mgoe。
55.分析可知，对比例1磁体中(nd,re)
‑
fe
‑
b合金未同时添加高熔点元素zr和低熔点元素ga，磁体矫顽力、磁能积均低于实施例1的磁体，这说明实施例1采用的方法在提高磁性能上具有更好的效果。
56.上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明，并非对实施方式的限定。对于所属领域普通技术人员来说，在本发明构思的基础上还可做出其它等同或类似的变化，这项变化或变动均在本发明的保护范围之内。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
