一種基于晶界改性的高矯頑力低鏑(鋱)釹鐵硼磁體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高內(nèi)稟矯頑力、降低鏑(鋱）用量、以R2Fe14B結(jié)構(gòu)化合物（R為 稀土）為主相的晶界改進(jìn)型永磁材料，能夠滿足對高矯頑力、低成本塊狀釹鐵硼永磁體的需 要，能運(yùn)用于對使用溫度高于室溫有需求的各種適當(dāng)場合。
【背景技術(shù)】
[0002] 重稀土鏑是一種具有多種用途、儲量有限的戰(zhàn)略資源。凡是涉及激光、核反應(yīng)堆、 計(jì)算機(jī)硬碟、汽電混和動力引擎等，都必須要使用鏑。近年來，隨著汽電混和動力、純電動汽 車對Nd-Fe-B用量逐年增長，帶動了對金屬鏑的需求。汽電混和動力汽車上的Nd-Fe-B磁 體，其工作溫度約為200攝氏度，要求磁體的內(nèi)稟矯頑力Hej在室溫達(dá)到30kOe。用Dy對 Nd-Fe-B磁體中的Nd元素進(jìn)行取代形成（Nd，Dy)2Fe14B相是目前提高矯頑力最重要的手 段。但是，由于Dy原子與Fe原子磁矩反平行排列，Dy2Fe14B的飽和磁化強(qiáng)度（0. 7T)僅 為Nd2Fe14B(1.6T)的44%，鏑對釹的替代會造成磁體剩余磁化強(qiáng)度和磁能積的大幅度下 降。另外，鏑元素稀缺、成本高(每公斤鏑的價(jià)格約為釹的10倍)，典型的含鏑合金的組分為 Nd12Dy2.7Fe76CuQ.2B6M2.6(M=Al,Co,Nb)，Dy約占 8wt.%，所以尋找無Dy高矯頑力永磁體是 工業(yè)和資源可持續(xù)利用的迫切需求。
[0003] 生產(chǎn)Nd-Fe-B磁體時(shí)，晶界相的性能、晶體結(jié)構(gòu)、成分、應(yīng)力狀態(tài)對高矯頑力無 鏑Nd-Fe-B永磁體的開發(fā)尤其重要。通過非磁性原子對晶界改性是充分發(fā)揮Nd2Fe14B相 的磁晶各向異性的一種有效手段。這些非磁性元素對晶界改性的過程可以分解為：改性 元素與Nd偏聚到晶界、與Nd元素在晶界形成低熔點(diǎn)共晶、對晶界進(jìn)行平滑和潤濕三步， 如圖 1 所不（此不意圖是在文獻(xiàn)：H.Sepehri-Amin,T.Ohkubo,T.Shima,K.Hono, ActaMater. 60 (2012) 819.中圖13基礎(chǔ)上再加工而得)。但是，目前用這些非磁性元素 對釹鐵硼磁體進(jìn)行摻雜時(shí)，F(xiàn)e、Co等鐵磁性元素在晶界偏聚，同時(shí)摻雜元素固溶在Nd2Fe14B 晶粒內(nèi)部，對磁體的剩余磁化強(qiáng)度產(chǎn)生消極影響，制約著矯頑力的進(jìn)一步提高。如文獻(xiàn)： H.Sepehri-Amin，T.Ohkubo，T.Shima，K.Hono，Grainboundaryandinterface chemistryofanNd-Fe-B-basedsinteredmagnet，ActaMater.，60 (2012) 819-830 報(bào)道Cu微量添加的釹鐵硼磁體晶界的Fe+Co的含量高達(dá)65at. % (圖2)，并且晶界相呈鐵 磁態(tài)，導(dǎo)致晶界相對Nd2Fe14B晶粒的磁隔離作用減弱，Nd2Fe14B晶粒間將發(fā)生磁耦合效應(yīng)，阻 礙了磁體內(nèi)稟矯頑力的進(jìn)一步提高。因此，如何抑制軟磁性相在晶界形成，即抑制Fe元素 在晶界偏聚，同時(shí)又保持Nd2Fe14B相的磁性不降低，成為近兩年研究高內(nèi)稟矯頑力（Hcj>30 kOe)、低鏑Nd-Fe-B永磁體的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是通過消除Fe元素在釹鐵硼磁體晶界偏聚，從而實(shí)現(xiàn)提高內(nèi)稟矯 頑力、降低鏑(鋱）元素用量的目的，以滿足對高內(nèi)稟矯頑力、低成本、高使用溫度塊狀磁體 有需要的各種場合。
[0005] 為了達(dá)到以上目的，在大量的文獻(xiàn)調(diào)研、理論分析和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一 種基于釹鐵硼永磁體的改進(jìn)型合金材料，其特征在于含有少量的Ag元素，基本消除了Fe元 素在晶界的析出，其具有比未經(jīng)改進(jìn)的合金具有更高的內(nèi)稟矯頑力，并且在相同矯頑力的 情形下所需鏑(鋱）的量更少。
[0006] 本發(fā)明創(chuàng)造性地將Ag微量引入Nd-Fe-B磁體，所發(fā)明材料的通式為（M)Agx，其中 0〈x〈l. 0at. %，M代表主相(磁性相）為R2Fe14B結(jié)構(gòu)的釹鐵硼合金（R=稀土，主要為Nd)。
[0007] 本發(fā)明所述材料中的Ag元素中分布在磁體中的Nd2Fe14B晶粒的邊界，在Nd2Fe14B 相內(nèi)的殘留量很少，幾乎不影響Nd2Fe14B相的磁性。
[0008] 本發(fā)明所述添加Ag的材料比沒有Ag存在時(shí)的內(nèi)稟矯頑力提高，其提高的幅度大 于20%，并且獲得相同的內(nèi)稟矯頑力對鏑(鋱）需求量減少2wt. %以上，另外在高于室溫使 用時(shí)，矯頑力下降幅度更小。
[0009] 本發(fā)明的永磁材料可采用釹鐵硼永磁材料的粉末冶金法進(jìn)行制備，不需增加額外 的工序，但其燒結(jié)后的退火工藝需進(jìn)行優(yōu)化。
【附圖說明】 圖1過渡族元素Cu擴(kuò)散偏聚改變晶界過程示意圖。 圖2目前釹鐵硼磁體存在晶界含大量Fe(60at.%)的問題阻礙了矯頑力的進(jìn)一步提 商。 圖 3Nd14Fe75B8、Nd14Fe75B8Aga4 合金的退磁曲線。 圖4橫穿晶界的元素分布圖。 具體實(shí)施例
[0010] 以下實(shí)施方式僅用于對本發(fā)明進(jìn)行舉例說明而并非用以限定本發(fā)明的范圍。
[0011] 實(shí)施例一： 按化學(xué)式Nd14Fe75B8、Nd14Fe75B8Aga4配制合金并進(jìn)行真空熔煉，熔煉后的合金在1110攝 氏度均勻化退火16小時(shí)，機(jī)械破碎之后利用氣流磨進(jìn)行制粉并檢驗(yàn)粉末顆粒尺寸小于10 um，然后將粉末在2T的磁場中取向并壓制成型，之后將壓坯置入真空燒結(jié)爐內(nèi)，在1050 攝氏度燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)完成后進(jìn)行二級熱處理，其中一級熱處理溫度950攝氏度處理2小 時(shí)，二級熱處理溫度650度處理1小時(shí)。所制備磁體的磁性能指標(biāo)列于表1中，退磁曲線示 于圖3中，晶界處的成分分布如圖4 (本例中的工藝仍可進(jìn)一步優(yōu)化)。
[0012] 表1Nd14Fe75B8合金添加Ag元素前后的磁性能對比。 按化學(xué)式Nd12Fe72Co8B6.5GaQ.2、Nd12Fe72Co8B6.5GaQ.2AgQ.3配制合金并在真空甩片爐內(nèi)制成 速凝薄片，將這些合金薄片機(jī)械破碎之后與氫氣進(jìn)行反應(yīng)（HDDR工藝)，并檢驗(yàn)粉末顆粒尺 寸小于10um，然后將粉末在2T的磁場中取向并壓制成型，之后將壓坯置入真空燒結(jié)爐 內(nèi)，在1050攝氏度燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)完成后進(jìn)行二級熱處理，其中一級熱處理溫度950攝氏 度處理2小時(shí)，二級熱處理溫度650度處理1小時(shí)。所制備磁體的各項(xiàng)磁性能指標(biāo)列于表 2中。
[0013]表2Nd12Fe72Co8B6.5GaQ.2合金添加Ag元素前后的磁性能對比。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高內(nèi)稟矯頑力的改進(jìn)型釹鐵硼永磁材料，其特征在于，該材料含有一定量的 Ag,其通式為（M)Agx，其中M表示任何不含Ag的以R2Fe14B結(jié)構(gòu)化合物為主相的釹鐵硼磁體 (R=稀土），0〈x〈1.0at.%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁材料，其特征在于0.I<x< 0. 85at. %。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁材料，其特征在于，所述材料中的Ag元素分布在晶 界，且晶界處Fe元素含量低于10at. %。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述永磁材料，其特征在于，添加Ag的材料比沒有Ag 存在時(shí)的內(nèi)稟矯頑力提高，其提高的幅度大于20%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述永磁材料，其特征在于獲得相同的內(nèi)稟矯頑力對 鏑(試）需求量可減少2wt. %以上。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高釹鐵硼磁體內(nèi)稟矯頑力的材料，其特征在于在原磁體基礎(chǔ)上引入一定量的Ag元素位于晶界，且基本消除了Fe元素在晶界的析出，其具有比未經(jīng)改進(jìn)的合金具有更高的內(nèi)稟矯頑力，并且在相同矯頑力的情形下所需鏑（鋱）的量更少，從而實(shí)現(xiàn)提高內(nèi)稟矯頑力、降低鏑（鋱）元素用量的目的，可以滿足對高內(nèi)稟矯頑力、低成本、高使用溫度磁體有需要的各種場合。
【IPC分類】H01F7/02, H01F1/057
【公開號】CN104934175
【申請?zhí)枴緾N201410102515
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】江西理工大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2014年3月20日