钕铁硼磁体及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于钕铁硼磁体领域，具体涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法和应用。


背景技术：

2.烧结钕铁硼永磁材料是当前综合磁性能最高、应用最广的永磁功能材料，号称当代“磁王”，是促进能源、信息等相关领域发展的关键支撑材料。自其20世纪80年代问世以来，烧结钕铁硼磁体以其优异的磁性能和极高的性价比，被广泛应用于汽车工业、医疗设备、电子信息、航空航天等诸多领域，成为相关领域向智能化、小型化、轻量化发展的关键支撑。近年来，随着烧结钕铁硼磁体性能的不断提升，其应用领域也在不断拓展。
3.烧结钕铁硼永磁材料为了保证高温工况下的磁场稳定输出，需要具备高的矫顽力性能，传统的，多采用在熔炼工序添加重稀土dy/tb原材料的方式来提升磁体的矫顽力。由于重稀土资源储量少、价格高，大量使用重稀土资源，既不利于重稀土资源的可持续开采和使用，也直接导致了磁体生产制造成本的显著上升。另外，重稀土金属的加入会降低磁体的剩磁，进而降低了磁体在空间中提供的磁场强度，不利于相关器件的轻量化和小型化。
4.为了改善磁体的性能且减少铽、镝等重稀土的使用量，双合金技术、细化晶粒技术、晶界扩散技术引起了行业的重视。目前应用最广泛的是细化晶粒技术与晶界扩散技术，细化晶粒技术是通过控制熔炼、制粉工序的工艺参数，获得较小的气流磨粉粒度，并匹配相应的烧结制度，最终达到磁体粒度的细化控制目的，以减少磁体内部的晶粒缺陷，提升磁体的矫顽力。
5.晶界扩散技术是通过浸蘸、喷涂等方式，在磁体表面涂覆一层含有铽、镝元素扩散源，铽、镝元素通过晶界相向磁体内部扩散，与晶界中的富钕相的nd发生置换，在主相晶粒周围形成(dy/tb)2fe
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b，提高晶界处的各项异性，到达提高矫顽力的目的。
6.细化晶粒技术和晶界扩散技术可以单独使用，也可以复合应用。复合应用中，细化晶粒技术决定了磁体最终性能的基础。采用细化晶粒技术，磁体的粒度细小，主相晶粒表面积增大，表面能提升，活性更大，不仅仅是对杂质元素的c、s、o、n的吸附难以排除，造成性能劣化，还易发生异常晶粒长大，进而恶化磁性能。磁体存在异常长大晶粒，对晶界扩散的效果也会大打折扣。
7.专利cn106252012a提供了一种防止晶粒异常长大的分段烧结方法，其在低于钕铁硼磁体烧结温度20℃下恒温保温0-1h，然后升温至烧结温度保温3-6h，自然冷却至700-800℃之间，再升温至比烧结温度高0-20℃的温度下保温5-8h，从而获得晶粒细小，密度均一的磁体，实现低重稀土含量，高性能的钕铁硼磁体。虽然采用了上述分段烧结工艺，但在细粒度条件下，烧结温度高，分段保温时间长，仍存在晶粒异常长大的风险，且综合烧结周期长，批量化生产效率低。


技术实现要素：

8.为了改善上述技术问题，本发明提供一种高性能钕铁硼磁体，所述磁体包括具有r2(fe,m)
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b结构的主相晶粒和晶界相；所述晶界相包含两个主相晶粒之间的二粒晶界，和三个以上主相晶粒间隙组成的三角晶界；其中，m包括cu、ga、和/或al，r为包括nd的至少1种稀土元素。
9.根据本发明的实施方案，r包括nd，还包括选自如下稀土元素中的至少一种：y、la、ce、pr、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc。
10.根据本发明的实施方案，磁体的主相晶粒平均粒径为1.8-8μm，优选为2.5-6μm。在该粒径范围内，磁体可以获得较优的磁性能，如果粒径更小，低于1.8μm，晶粒表面活性更大，更易吸附o/n等杂质元素，且吸附的杂质元素难以脱除，导致性能降低；当粒径偏大，大于8μm，主相晶粒内部结构缺陷会增多，且晶界相相对稀少，难以获得高性能钕铁硼磁体。
11.根据本发明的实施方案，相邻主相晶粒中cu的原子浓度设定为[cu1]，二粒晶界中的cu的原子浓度设定为[cu2]，其满足1≤[cu2]/[cu1]＜2的关系。
[0012]
根据本发明的实施方案，磁体中三角晶界含有富cu区域，三角晶界中cu的原子浓度设定为[cu3]，其满足[cu3]/[cu1]≥2的关系；所述富cu区域的晶界相为非磁性相，在磁体中富cu区域含量较高会显著降低磁体的br。本发明三角晶界中，将cu元素浓度满足[cu3]/[cu1]≥2的区域定义为富cu区域。
[0013]
根据本发明的实施方案，三角晶界的富cu区域面积在晶界相总面积中占比＜5％。
[0014]
根据本发明的实施方案，相邻主相晶粒中ga的原子浓度设定为[ga1]，二粒晶界中的ga的原子浓度设定为[ga2]，其满足1≤[ga2]/[ga1]＜2的关系。
[0015]
根据本发明的实施方案，磁体中三角晶界含有富ga区域，三角晶界中ga的原子浓度设定为[ga3]，其满足[ga3]/[ga1]≥2的关系，即在三角晶界中，ga元素浓度满足[ga3]/[ga1]≥2的区域定义为富ga区域，所述富ga区域的晶界相为非铁磁相，优选地，在三角晶界的富ga区域面积在晶界相总面积中占比＜5％。
[0016]
根据本发明的实施方案，相邻主相晶粒中al的原子浓度设定为[al1]，二粒晶界中的al的原子浓度设定为[al2]，其满足1《[al2]/[al1]《2的关系。
[0017]
根据本发明的实施方案，磁体中三角晶界含有富al区域，三角晶界中的al的原子浓度设定为[al3]，其满足[al3]/[al1]≥2的关系，即在三角晶界中，ga元素浓度满足[al3]/[al1]≥2的区域定义为富al区域，所述富al区域的晶界相为非磁性相，优选地，在三角晶界的富al区域面积在晶界相总面积中占比＜5％。
[0018]
本发明中，相邻主相晶粒是指与二粒晶界相邻的主相晶粒。
[0019]
传统磁体制造过程中，cu几乎不进入主相晶粒中，主要在晶界富nd相内，实现提升hcj，改善不可逆的作用，但cu当含量过高时，也会导致br及hcj性能的降低；少量al在主相晶粒中占据8j2晶位，使得晶粒细化，大部分al在晶界中减少富nd相和富b相的团块状分布，改善与主相的浸润角，使得富nd相更加均匀的沿边界分布；少量ga在主相晶粒中存在，主要在晶界中富集，实现细化晶粒，改善晶粒表面浸润性的作用，但由于其形成的化合物为非铁磁相，不可逆避免的会因cu/ga/al等的添加降低br。进一步的，这些稳定化合物在晶粒表层富集，抑制了扩散过程中dy/tb等重稀土元素对晶粒表层组分结构的置换反应，直接导致扩散hcj增幅显著降低。
[0020]
根据本发明的实施方案，[cu2]/[cu1]为大于等于1且小于2，更优选为1.2-1.8。在该原子浓度比范围内，cu在主相晶粒表层和二粒晶界中是处于相对均匀分布的；ga和al也呈现为相同规律。
[0021]
根据本发明的实施方案，所述高性能钕铁硼磁体还包括过渡金属元素，例如为mn、si、zr、ti、nb等，过渡金属元素富集在晶界相中的，当在磁体中具有与cu、ga、al类似的分布规律时，即1≤[zr2]/[zr1]《2，和/或1≤[ti 2
]/[ti1]《2，和/或1≤[nb2]/[nb1]《2，可获得高性能磁体。其中，[zr1]代表相邻主相晶粒中zr的原子浓度，[zr2]代表二粒晶界中zr的原子浓度；[ti1]代表相邻主相晶粒中ti的原子浓度，[ti2]代表二粒晶界中ti的原子浓度；[nb1]代表相邻主相晶粒中nb的原子浓度，[nb2]代表二粒晶界中nb的原子浓度。
[0022]
根据本发明的实施方案，上述高性能钕铁硼磁体，按质量比为100％计，包括如下组分：
[0023]
27-35％r；r为包括nd的至少1种稀土元素；
[0024]
0.8-1.2wt％b；
[0025]
0-3.0wt％co；
[0026]
0.1-0.6wt％cu；
[0027]
0.1-0.8wt％ga；
[0028]
0-1.0wt％al；
[0029]
60-72wt％t：t包括fe和其他过渡金属元素，以及不可避免的杂质元素，所述过渡金属元素具有如上含义。
[0030]
根据本发明的实施方案，r包括nd，还包括选自如下稀土元素中的至少一种：y、la、ce、pr、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc。优选地，所述r为nd、y、dy、tb、ho、la、ce中的至少一种；其中，dy、和/或tb、和/或ho的总质量占磁体总质量的≤5wt％；la、和/或ce、和/或y的总质量占磁体总质量的≤3wt％。当磁体中的r过高时，磁体的富钕相增多，br降低；当r过低时，磁体中不能形成均匀连续的富nd相进行主相晶粒的磁隔绝，磁体的hcj及方形度会急剧恶化。因为pr、dy、tb、ho等稀土稀土元素构成的r2(fe,m)
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b系主相晶粒的磁极化强度低于nd，各向异性场优于nd，因此会显著降低磁体的br，提升hcj，在保证磁体的高br的同时，可通过少量使用dy、tb、ho等重稀土元素来提高磁体的hcj，其含量在总磁体组分中≤5wt％；la、ce、y等稀土元素的内禀磁性能显著低于nd，储量丰富且价格低廉，也可以少量添加使用，其含量在总磁体组分中≤3wt％。优选地，r包括nd和pr。
[0031]
根据本发明的实施方案，b含量为0.8-1.2wt％，进一步可优选为0.87-1.05wt％，再进一步可优选为0.93-1.00wt％，当b含量过低时，r相对偏高，形成的富r相比例较高，主相晶粒体积比小，导致磁体br偏低，且易导致磁体的hcj及方形度不稳定；当b含量过高时，富b相体积比例显著提高，会大幅降低磁性能。
[0032]
根据本发明的实施方案，co在磁体中会占据主相晶粒中fe的位置，而co的原子磁矩要小于fe，添加co会降低磁体的br，同时，co的添加对磁体的耐腐蚀及耐温性有显著效果，因此co含量在0-3.0wt％，进一步优选0.5-2wt％，当co含量为0时，其耐腐蚀性及温度系数会显著恶化；但co含量大于3wt％时，其br会显著降低，甚至hcj也会明显恶化，且高co会增加磁体脆性，加工易磕裂，产品合格率低，且co属于战略金属，使用量大其对原材料稳定供应提出了很高的要求。
[0033]
根据本发明的实施方案，cu含量为0.1-0.6wt％，进一步优选为0.2-0.5wt％，cu含量过高时，会抑制晶粒长大，且晶界相增幅，主相晶粒体积比降低，降低磁体的br；当cu含量过低甚至不含cu时，磁体的主相晶粒和富b相相对粗大，会大幅降低磁体磁性能。
[0034]
根据本发明的实施方案，ga含量为0.1-0.8wt％，进一步优选为0.2-0.6wt％，ga含量过高时，会抑制晶粒长大，且晶界相增幅，主相晶粒体积比降低，降低磁体的br；当ga含量过低甚至不含ga时，磁体的主相晶粒和富b相相对粗大，会大幅降低磁体磁性能。
[0035]
根据本发明的实施方案，al含量为0-1.0wt％，进一步优选为0.1-0.5wt％，al含量过高时，会抑制晶粒长大，且晶界相增幅，主相晶粒体积比降低，降低磁体的br；当磁体中不含al时，磁体的主相晶粒和富b相相对粗大，会大幅降低磁体磁性能。
[0036]
根据本发明的实施方案，t包括fe和其他过渡金属元素，以及不可避免的杂质元素。其他过渡金属元素如mn、si、zr、ti、nb等，不可避免的杂质元素如c、s、o、n等元素。优选地，t包括fe和/或ti。
[0037]
本发明还提供上述钕铁硼磁体的制备方法，所述方法包括：
[0038]
(a)熔炼工序：将上述磁体各组分经熔融、浇铸、冷却后形成合金片；
[0039]
(b)制粉工序：将合金片破碎成合金粉末；
[0040]
(c)压型工序：将合金粉末在磁场作用下压制成型，得到坯体；
[0041]
(d)烧结工序：将坯体经烧结处理、时效处理，制备得到钕铁硼磁体。
[0042]
根据本发明的实施方案，步骤(a)的熔炼工序为现有技术中常规技术，例如采用甩带法制备合金片；示例性地，所述步骤(a)具体为熔炼工序：按照目标组分的配比，将上述磁体各组分在真空或惰性气体氛围下，在中频感应熔炼炉中充分熔融为合金钢液，然后经急速冷却形成合金片或合金铸锭。示例性地为经二次冷却。
[0043]
根据本发明的实施方案，所述步骤(b)具体为制粉工序：包括粗破碎和细破碎，优选地，所述粗破碎选自氢脆和/或中磨。
[0044]
优选地，所述细破碎选自气流磨。优选地，所述气流磨在惰性气体气氛下进行。优选地，所述惰性气体选自氮气、氦气等。
[0045]
本发明中，所述氢脆、中磨或气流磨可以采用现有技术中已知操作。
[0046]
根据本发明的实施方案，步骤(b)中，在经细破碎后，还要通过筛选得到，例如经过分级轮筛选。示例性地，所述合金粉末的smd粒度为1.8-8μm，优选为2.5-6μm，且x90/x10≤4.5。其中，smd为面积平均粒径，smd越小，指代粉末颗粒的粒度越小，smd越大，指代粉末颗粒的粒度越大；x90表示累计分布百分数达到90％时所对应的粒径值，即全部颗粒的粒径均不大于此粒径，大于此粒径值的颗粒数量为0，x10表示累计分布百分数达到10％时所对应的粒径值，即全部颗粒的粒径均不大于此粒径，大于次粒径值的颗粒数量为0；x90/x10指代粉末的粒度分布，x90/x10越小，表征粉末的粒度分布更为集中。
[0047]
根据本发明的实施方案，步骤(b)中，在细破碎时还需要加入润滑剂，优选在气流磨前后均加入润滑剂。在气流磨前添加润滑剂，可以提高粉末流动性；在气流磨时加入可以改善粉末的流动性和均匀性；在气流磨后添加润滑剂，也可以改善粉末均匀性及流动性，便于均匀填粉压制。
[0048]
优选地，所述润滑剂选自现有技术中已知试剂，以及采用现有技术组中已知用量，以达到粉末充分混匀、易于成型为准。示例性地，所述润滑剂选自易挥发的脂类或醇类等有
机溶剂，例如为硬脂酸锌。示例性地，所述润滑剂的添加量为制备原料总质量的0.1-1wt％。
[0049]
优选地，加入润滑剂后，还需进行混料。优选地，混料时间为1-6h。
[0050]
本发明中所述混料可采用现有技术中已知的方法进行，例如放置于混料机中进行混料。
[0051]
根据本发明的实施方案，步骤(c)中，压制成型在压机磨具腔体中进行。
[0052]
根据本发明的实施方案，步骤(c)中，压制成型前，需在2t以上的磁场强度下进行取向充磁、成型，可以采用线圈充磁，也可采用脉冲充磁。
[0053]
根据本发明的实施方案，步骤(c)中，在压制成型后，施加反向磁场进行退磁。
[0054]
根据本发明的实施方案，步骤(c)中，成型坯体还可以在冷等静压机中处理，进一步提高坯体密度。
[0055]
根据本发明的实施方案，步骤(d)中，在烧结处理前，还对坯体进行加热处理，加热处理温度为100～950℃，优选为150～900℃，加热处理保温的时间为60～120min，示例性地，加热处理温度为3～6段，每一段加热处理的保温温度可以一样，也可以不一样，保温时间可以一样，也可以不一样，在加热处理阶段可以在惰性气体下进行，也可以在真空状态下进行。示例性地，加热处理的温度为4段，分别为100～200℃、200～550℃、550～700℃、700～950℃。
[0056]
根据本发明的实施方案，步骤(d)中，烧结处理具有三段以上的烧结保温阶段和烧结保温前升温阶段，示例性地为3-10段，例如3、4、5、6、7、8、9或10段，烧结保温阶段的温度为950-1200℃，优选为980-1070℃，每一段的保温时间为20-120min；每一段烧结处理的的保温温度可以一样，也可以不一样，保温时间可以一样，也可以不一样，在烧结保温阶段可以在惰性气体下进行，也可以在真空状态下进行。
[0057]
示例性地，每一段烧结处理时，升温速率为0.5-5℃/min；更优选1-4℃/min，每一段升温阶段的升温速率可以一样，也可以不一样。
[0058]
根据本发明的实施方案，每相邻两段烧结保温工艺之间，可以在前一段烧结保温阶段结束后直接进行下一步升温保温工序，也可以在前一段烧结保温阶段结束后，先进行冷却，再进行下一步升温保温工序，对冷却的温度不作限定，以低于前一段烧结保温阶段的温度即可，对冷却的段数不作特别限定要求，以达到所需的冷却温度即可；即，在每相邻两段烧结保温工艺之间，其工艺可以是任意随机的。例如，前一段烧结保温阶段结束后，先进行1-10段冷却，再进行下一步升温保温工序，1-10段冷却的温度可以相同或者不同。
[0059]
为了保证生产效率，优选烧结保温阶段控制在10组以内。
[0060]
本发明中，采用上述的三段以上的烧结保温工序，可以实现cu、ga、al等元素的均匀分布，通过此烧结模式有助于cu、ga、al等元素由晶界相向主相晶粒偏析。
[0061]
根据本发明的实施方案，步骤(d)中，所述时效处理在烧结处理冷却后进行。示例性地，时效处理包括：烧结完成后，冷却至室温，再升温处理。
[0062]
优选地，所述时效处理选自一次时效处理，或者二次时效处理。
[0063]
优选地，所述一次时效处理的条件为：时效处理温度为500-700℃，保温时间为240-420min。优选地，所述二次时效处理包括：升温进行第一次时效处理，第一次时效处理温度为800-950℃，保温时间为180-300min；冷却至200℃以下，然后升温进行第二次时效处理，第二次时效处理温度为450-600℃之间，保温时间为240-360min。
[0064]
根据本发明的实施方案，在烧结工序后，还可以进行扩散处理。
[0065]
优选地，所述扩散处理包括将扩散材料施加在磁体表面，进行真空加热扩散处理、扩散冷却和扩散时效处理。
[0066]
优选地，扩散材料选自dy和/或tb的纯金属、dy和/或tb的氢化物、dy和/或tb的氧化物、dy和/或tb的氢氧化物、dy和/或tb的氟化物等合金中的至少一种，示例性为dy金属。
[0067]
优选地，扩散处理可选用真空蒸镀、磁控溅射、涂覆或掩埋等方式进行。
[0068]
优选地，真空加热扩散处理的温度为850-950℃，真空加热扩散处理的时间为10-30h。
[0069]
优选地，扩散冷却的温度为低于100℃。
[0070]
优选地，所述扩散时效处理的温度为450-600℃，所述扩散时效处理的时间为4-8h。
[0071]
根据本发明的实施方案，在烧结工序后、扩散处理前，还可以将坯体加工成目标尺寸。
[0072]
根据本发明的实施方案，在烧结工序后、扩散处理前，将坯体加工成目标尺寸后，对磁体进行表现的清洗处理，以消除磁体表面的加工碎屑、加工切削液残渍或加工胶。
[0073]
根据本方面的实施方案，扩散前的清洗处理可以采用但不限于纯水超声清洗，酸洗等，酸可以采用但不限于硝酸、硫酸、柠檬酸等。
[0074]
本发明还提供上述钕铁硼磁体的应用，用于电机上的应用。
[0075]
本发明还提供一种电机，所述电机包括上述磁体。
[0076]
本发明还提供上述电机的应用，优选地，所述电机可用于新能源汽车、节能家电。
[0077]
本发明的有益效果：
[0078]
本发明通过调控cu、ga、al等元素的组分配比及在磁体中的分布，以及晶粒粒径大小，可以获得磁体较高的br及hcj。本发明提供的烧结处理方式，即三段以上的烧结保温阶段及保温前的升温阶段，可以在保证磁体主相晶粒及晶界相充分烧结，密度提升的效果下，抑制主相晶粒的异常长大，且避免了取向有序的晶粒在烧结时偏转，保证了磁体的取向度，显著提升了磁体的br。
[0079]
在本技术cu、ga和al原子浓度比范围内(即1≤[cu2]/[cu1]＜2，1≤[ga2]/[ga1]＜2，1《[al2]/[al1]《2)，主相晶粒内形成r2(fe,m)
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b结构，同时主相晶粒接触的二粒晶界中的m富集程度相对较低，在获得较高的hcj的同时，仍可保持较高的剩磁。且进行扩散处理后，hcj提升效果显著，扩散tb可以实现hcj提升≥880ka/m，扩散dy可以实现hcj提升≥480ka/m。
附图说明
[0080]
图1是实施例1中cu在磁体中分布示意图。
[0081]
图2是对比例1中cu在磁体中分布示意图。
具体实施方式
[0082]
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。
凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
[0083]
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
[0084]
实施例1-2
[0085]
一种钕铁硼磁体的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0086]
(a)按照下表1磁体的目标组分配制原料，并采用真空感应熔炼炉在ar气气氛保护下进行熔炼，将熔融的液体浇铸至转速33rpm的急冷辊上，浇铸温度为1420℃(即甩带浇铸工艺)，制备得到钕铁硼合金片，目标合金片平均厚度0.22mm。
[0087]
表1 实施例磁体的目标组分(质量百分比)
[0088]
编号prndbcocugaaltife和杂质元素实施例1-310.9810.30.20.30.2余量实施例26250.9710.20.40.50余量
[0089]
(b)采用氢脆工艺对上述合金薄片进行粗破碎处理得到粉末，在粉末中添加质量为原材料的0.1wt％的硬脂酸锌作为润滑剂，混料60min。混料后的物料在流化床式气流磨进行细破碎处理，以氮气为研磨气体，通过调整分级轮转速、研磨压力等设备参数来获得目标粒度smd＝2.5μm的气流磨粉(即合金粉末)，x90/x10为4.2。
[0090]
(c)将制得的目标粒度的气流磨粉再添加质量为原材料的0.2wt％的硬脂酸锌作为润滑剂，混料120min，充分混料后，在2t的充磁场强下压制成坯体，再在等静压机中180mpa压力、15s等静压处理，提高坯体密实度，得到密度为4.3g/cm3的压坯。
[0091]
(d)将坯体放置于烧结炉中，在真空氛围下，进行加热处理，在150℃、260℃分别保温100min进行脱润滑剂处理，在600℃、900℃分别保温90min进行脱气处理，然后执行如下表2所示的3段烧结保温工艺，第三段烧结保温结束后直接冷却至室温得到烧结体。具体3段升温保温烧结工艺如下表2所示，且每一个烧结保温阶段结束后直接升温进行下一步的升温工序。
[0092]
表2 实施例磁体的3段升温保温烧结工艺参数
[0093][0094]
(e)二次时效处理：取上述烧结体，升温至900℃保温180min后，冷却至200℃，然后再升温至530℃保温240min，保温结束后冷却至室温，得到时效处理后的磁体。
[0095]
(f)将时效处理后的磁体加工标准样柱，采用bh仪测试磁体性能，具体磁性能测试结果见表3。
[0096]
表3 实施例磁体的磁性能测试数据
[0097] br(t)hcj(ka/m)hk(ka/m)hk/hcj实施例11.354154315210.986
实施例21.362147314600.991
[0098]
对实施例1-2制备的磁体的垂直取向面进行抛光，通过扫描电镜sem来确认磁体晶粒的大小，通过image-pro plus软件分析来定义视野内(*2000倍)的平均晶粒粒径，以视野内最大晶粒的粒径定义为最大晶粒粒径。在*2000倍视野内，数出晶粒的个数，以视野面积除以晶粒个数为单位晶粒面积，按照圆面积公式计算晶粒的粒径作为平均粒径；取视野内面积最大晶粒，按照圆面积公式计算晶粒粒径，作为最大晶粒粒径，测试结果如表4所示。
[0099]
采用场发射电子探针显微分析仪(fe-epma)(日本电子株式会社(jeol)，8530f)检测，分析确认磁体中各组分的分布，通过线扫描穿过主相晶粒、二粒晶界、三角晶界，来确认分析cu、ga、al等元素在上述区域的不同分布浓度，以从二粒晶界进入主相晶粒内部0.5μm处的cu、ga和al的原子浓度分别定义为[cu1]、[ga1]、[al1]，以两个主相晶粒中间的二粒晶界的中心位置处的cu、ga和al的原子浓度分别定义为[cu2]、[ga2]、[al2]，在视野内取5组相邻主相晶粒和二粒晶界的比值的平均值来定定义[cu2]/[cu1]，通过两者浓度比值来确认cu元素在主相晶粒和二粒晶界中是否处于相对均匀分布。在三角晶界中，将cu元素浓度满足[cu3]/[cu1]≥2的区域定义为富cu区域，利用image-pro plus软件分析，计算富cu区域面积与晶界相总面积的比值。ga和al的相对分布及富集区域的面积占比采用相同测试分析方法。
[0100]
通过上述分析方法测试cu、ga、al的分布及结构特征如下表4：
[0101]
表4 实施例磁体的粒径及元素分布数据
[0102][0103]
图1是实施例1中cu在磁体中分布示意图，从图1可以看出，cu在主相晶粒表层和二粒晶界是相对均匀分布的，在三角晶界虽然存在富cu区域，但是富cu区域的面积占比较小，及其在三角晶界中的富集也是相对偏低的。
[0104]
对比例1-2
[0105]
(a)按照下表5磁体的目标组分配制原料，并采用甩带浇铸工艺制备得到钕铁硼合金片，目标合金片平均厚度0.22mm。
[0106]
表5 对比例磁体的目标组分(质量百分比)
[0107]
编号prndbcocugaaltife和杂质元素对比例1-310.9810.70.20.30.2余量对比例2-310.9810.3000余量
[0108]
采用与实施例1-2相同工艺进行合金薄片的破碎制粉，将合金粉末压制成型，依照下表6中的3段升温保温烧结工艺进行烧结处理，且每一个烧结保温阶段结束后直接升温进行下一步的升温工序，第三段保温结束后冷却至室温，制备得到烧结体。
[0109]
二次时效处理：取上述烧结体，升温至900℃保温180min后冷却至200℃，然后再升温至530℃保温240min，保温结束后冷却至室温，得到时效处理后的磁体。
[0110]
表6 对比磁体的3段升温保温烧结工艺参数
[0111][0112]
依照上述磁性能测试方法测试磁性能，测试结果见表7，依照上述磁体晶粒粒径测试及元素分布方法测试，结果见表8：
[0113]
表7 对比例磁体的磁性能测试数据
[0114] br(t)hcj(ka/m)hk(ka/m)hk/hcj对比例11.293132012290.931对比例21.41113510690.942
[0115]
表8 对比例磁体的粒径及元素分布数据
[0116][0117]
*因对比例2磁体设计组分未添加ga，al，因此，
“‑‑”
代表未进行组分浓度的对比。
[0118]
图2是对比例1中cu在磁体中分布示意图，从图2可以看出，虽然主相晶粒表层及二粒晶界的cu富集程度较低，但相比于图1仍在二粒晶界处的相对浓度较高，且在三角晶界中的富cu区域明显增多，面积占比较高，即cu在三角晶界中高度富集。
[0119]
通过实施例1-2与对比例1-2的对比，虽然对比例2的br较实施例1-2的br有一定的提升，但是矫顽力hcj却降低很多，且方形度降低很多。当磁体各组分元素在本发明范围内时，其br和hcj的综合性能更优，且具有优异的方形度hk/hcj，可以保证磁体的稳定磁场输出。
[0120]
实施例3
[0121]
实施例3与实施例1的区别在于：步骤(d)，依照下表9中的3段升温保温烧结工艺进行烧结处理，且每段烧结保温结束后冷却至900℃后再进行下一阶段的升温。
[0122]
表9 对比磁体的3段升温保温烧结工艺参数
[0123][0124]
对比例3
[0125]
对比例3与实施例1的区别在于：步骤(d)依照下表10中的2段升温保温烧结工艺进行烧结处理，且1段保温结束后冷却至400℃后再进行第2阶段的升温。
[0126]
表10 对比例3磁体的2段升温保温烧结工艺参数
[0127][0128]
将实施例3和对比例3制备的磁体进行磁性能测试、磁体晶粒粒径和元素分布分析，磁性能测试结果见表11，晶粒粒径及元素分布见表12。
[0129]
表11 实施例3、对比例3磁体的磁性能测试数据
[0130][0131]
表12 实施例3、对比例3磁体的粒径及元素分布数据
[0132][0133]
通过实施例3和对比例3的对比，采用本发明中的升温保温烧结工艺，相比于传统的2段烧结工艺，周期更短，且磁性能更为优异，有效抑制了磁体晶粒的异常长大，且cu，ga，al元素实现了在主相晶粒和二粒晶界的均匀分布，减少了其在三角晶界的富集。
[0134]
实施例3较实施例1，在每个升温保温后增加了每段保温结束后冷却至900℃以下后再进行下一阶段的升温，采用三段升温降温间隔的烧结工艺，更进一步有效抑制磁体晶粒的异常长大，磁体性能也有一定的提升。
[0135]
实施例4
[0136]
取实施例3的烧结时效后的磁体，加工为长20mm、宽20mm、厚5mm的薄片产品，采用浸蘸工艺，在磁体表面施加一层金属dy的薄膜，然后在900℃下，保温15小时进行扩散处理，扩散温度冷却低于100℃后，再升温至500℃进行5小时的时效处理。将最终磁体进行磁性能测试，测试结果如下表13所示。
[0137]
对比例4
[0138]
取对比例3的烧结时效后的磁体，并采用与实施例4相同的扩散处理工艺，即将磁体加工为长20mm、宽20mm、厚5mm的薄片产品，采用浸蘸工艺，在磁体表面施加一层金属dy的薄膜，然后在900℃下，保温15小时进行扩散处理，扩散温度冷却低于100℃后，再升温至500℃进行5小时的时效处理。将最终磁体进行磁性能测试，测试结果如下表13所示。
[0139]
表13 实施例4和对比例4的扩散后磁性能结果
[0140][0141]
其中，表13中，
△
br、
△
hcj分别是指实施例4相对于实施例3的br增幅和hcj增幅，以及对比例4相对于对比例3的br增幅和hcj增幅。
[0142]
通过实施例4和对比例4的结果对比，采用相同的扩散工艺，采用本发明方法制备的磁体扩散hcj增幅更优，最终磁体性能更佳，其组织结构更适于扩散。
[0143]
以上，对本发明的实施方式进行了示例性的说明。但是，本发明的保护范围不拘囿于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。