CN103426578A - 一种稀土永磁材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种稀土永磁材料，所述稀土永磁材料包括主相和辅相，且辅相隔离或包覆于主相周围；主相组成为：R1_x1R2_y1Fe_{100-x1-y1-z1-w1}Co_z1B_w1N1_g1；R1选自Pr或/和Nd，R2选自Dy、Tb、Ho中的至少一种，26wt%≤x1+y1≤36wt%，且0.01wt%≤y1≤10wt%；辅相组成为：R3_x2R4_y2Fe_{100-a-b-c-v-u}Co_z2B_w2N2_g2，R3选自Pr、Nd、Dy、Tb中的至少一种，R4为Ho，35wt%≤x2+y2≤65wt%，且0.01wt%≤y2≤20wt%。本发明提供的稀土永磁材料，通过双合金法制备而成，其成本低，矫顽力和磁感应强度高，应用于电机中可以使用更小体积的磁体。

Description

一种稀土永磁材料及其制备方法

技术领域

本发明属于磁性材料领域，尤其涉及一种稀土永磁材料及其制备方法。

背景技术

1983年，日本住友金属公司首次发明了钕铁硼永磁材料。自问世以来，钕铁硼永磁材料由于具有高磁能积、相对低廉的价格和充足的资源储备等优点，特别是钕铁硼具有很高的性能价格比，因此成为制造效能高、体积小、质量轻的磁性功能器件的理想材料，对许多应用领域产生革命性的影响。众所周知，在高性能永磁材料中，特别是诸如新能源汽车、风力发电等领域需要用到高矫顽力、高工作温度的永磁体，而目前研究和生产的主要是通过大量使用高成本的Dy、Tb元素。尤其由于近期国家政策等原因，导致稀土价格增长迅速，导致电机中磁体成本增长好几倍，使客户端面临很大压力。

目前生产的高矫顽力磁体，一般需要采用5-10wt%的Dy或Tb元素，并采用原材料熔炼获得铸锭或者甩带，通过钕铁硼成熟的工艺进行后续制备过程，即氢碎、磨细粉、磁场成型、等静压、烧结、回火等过程制备出所需的磁体。但由于Dy或/和Tb形成的Dy2Fe14B或/和Tb2Fe14B本身具有低的饱和磁极化强度，导致相同尺寸的磁体对外提供的磁感应强度降低，磁通降低。若想提高磁通，必须进一步增大磁体尺寸，Dy或/和Tb的用量增加，成本大大提高，同样也不利于产品往轻、小方向发展。

另外，目前绝大多数厂家均采用单合金法进生产，该方法生产过程中采用最终磁体组分对应的原料直接进行熔炼，熔炼温度高达1400℃以上才能保证原料熔化，但温度过高会导致微量元素进入材料晶体内部，影响晶体磁畴的分布，导致磁体本身矫顽力降低。同时添加的改性元素不能很好的处于晶界，改善晶界微观形貌等，这样不能起到原有设计的作用。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的钕铁硼磁体存在的成本高、不利于产品往轻、小方向发展、矫顽力降低的技术问题。

本发明提供了一种稀土永磁材料，所述稀土永磁材料包括具有四方晶体结构的主相和具有面心立方结构的辅相，所述辅相隔离或包覆于主相周围；

所述主相的组成为：R1_x1R2_y1Fe_{100-x1-y1-z1-w1}Co_z1B_w1N1_g1；R1选自Pr或/和Nd，R2选自Dy、Tb、Ho中的至少一种，26wt%≤x1+y1≤36wt%，且0.01wt%≤y1≤10wt%；0wt%≤z1≤5wt%，0.8wt%≤w1≤1.2wt%；N1选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种；0wt%≤g1≤1.5wt%；

所述辅相的组成为：R3_x2R4_y2Fe_{100-a-b-c-v-u}Co_z2B_w2N2_g2，R3选自Pr、Nd、Dy、Tb中的至少一种，R4为Ho，35wt%≤x2+y2≤65wt%，且0.01wt%≤y2≤20wt%；0wt%≤z2≤35wt%，0wt%≤w2≤1.2wt%；N2选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种，0wt%≤g2≤25wt%。

本发明还提供了所述稀土永磁材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按主相的配比将原料进行熔炼，得到主相铸锭或速凝薄片；

S2、按辅相的配比将原料进行熔炼，得到辅相铸锭或速凝薄片；

S3、将主相铸锭或速凝薄片和辅相铸锭或速凝薄片进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型、并在真空或惰性气氛中进行烧结和回火，得到所述稀土永磁材料。

本发明提供的稀土永磁材料，降低了Dy或/和Tb的含量，同时加入成本较为低廉的含Ho辅相合金，能保证在不降低磁体矫顽力的前提下，降低磁体成本，能具有较高的磁感应强度，应用于电机中可以使用更小体积的磁体。本发明提供的稀土永磁材料的制备方法，通过双合金法制备而成，具体通过采用Dy或/和Tb含量较低的主相合金和含有Ho的辅相合金，一方面主相与辅相合金分别熔炼形成，能有效防止微量元素浸入材料晶体内部，保证磁体具有较高的矫顽力；另一方面，该辅相合金在晶界改善磁体微观形貌，有利于主相晶体形成较均匀的晶体，进一步提高磁体的矫顽力。     

具体实施方式

本发明提供了一种稀土永磁材料，所述稀土永磁材料包括具有四方晶体结构的主相和具有面心立方结构的辅相，所述辅相隔离或包覆于主相周围；

所述主相的组成为：R1_x1R2_y1Fe_{100-x1-y1-z1-w1}Co_z1B_w1N1_g1；R1选自Pr或/和Nd，R2选自Dy、Tb、Ho中的至少一种，26wt%≤x1+y1≤36wt%，且0.01wt%≤y1≤10wt%；0wt%≤z1≤5wt%，0.8wt%≤w1≤1.2wt%；N1选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种；0wt%≤g1≤1.5wt%；

所述辅相的组成为：R3_x2R4_y2Fe_{100-a-b-c-v-u}Co_z2B_w2N2_g2，R3选自Pr、Nd、Dy、Tb中的至少一种，R4为Ho，35wt%≤x2+y2≤65wt%，且0.01wt%≤y2≤20wt%；0wt%≤z2≤35wt%，0wt%≤w2≤1.2wt%；N2选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种，0wt%≤g2≤25wt%。

本发明的发明人发现，现有磁体生产过程主要缺陷是采用大量成本很高的重稀土（即Dy和/ 或Tb）以达到磁体所需要的高矫顽力和高工作温度的要求。Dy、Tb可以形成具有高各向异性场的Dy₂Fe₁₄B或Tb₂Fe₁₄B，因此可以获得高矫顽力和高工作温度。但Dy₂Fe₁₄B、Tb₂Fe₁₄B本身具有低的饱和磁极化强度，导致相同尺寸的磁体对外提供的磁感应强度降低，磁通降低。

另外，单合金法生产磁体时，熔炼温度过高会使许多微量元素进入材料晶体内部，影响晶体磁畴的分布，扰乱磁体对外供磁场，并因存在使磁体不一致的磁畴导致磁体本身矫顽力降低。这是由于原子在晶体中受到外部热场或者电磁场等作用后，会使本身存在的局部不一致的磁畴进一步扩大，抗击外部热场或者电磁场能力降低，矫顽力就会降低。

而本发明提供的稀土永磁材料，一方面通过降低Dy或/和Tb的含量，另一方面同时加入含Ho的辅相合金，能保证在不降低磁体矫顽力的前提下，降低磁体成本，能具有较高的磁感应强度，应用于电机中可以使用更小体积的磁体。

具体地，本发明中，所述稀土永磁材料包括具有四方晶体结构的主相和具有面心立方结构的富稀土相（即辅相），所述辅相隔离或包覆于主相周围。其中，主相是控制所述稀土永磁材料对外提供磁场大小的根本因素。而矫顽力则是由两方面因素影响：（1）由主相基体本身特性（即Pr、Nd含量）影响；（2）辅相改善微观组织结构，有利于主相晶体形成较均匀的晶体，进一步提高磁体的矫顽力。

新能源或者风力电机需要较高的矫顽力和高的工作温度。而本发明的发明人正是基于以上有关矫顽力的两方面的因素影响，通过采用低Dy、Tb含量的主相，适当提高磁体主相的各向异性场，保证其具有一定的较高矫顽力，同时采用含Ho的辅相合金在晶界改善磁体微观形貌，有利于主相晶体形成较均匀的矫小的晶体，提高了磁体最终的矫顽力。

同时，本发明中，辅相不与主相一起熔炼，避免了微量元素和Ho元素进入主相晶体内部而扰乱磁畴排布，并影响后者形成低饱和磁极化强度的Ho₂Fe₁₄B，从而有效防止磁性能降低；另外，加入的是的Ho辅相合金，其成本较为低廉，在获得高矫顽力的同时既降低成本又不至于剩磁降低很多；且Ho元素与辅相合金中的其他元素共同作用，对剩磁温度系数有所改善。

本发明的发明人通过进一步的实验发现，加入的含Ho的辅相合金的功能主要是改善微观组织结构，且存在含Ho的富稀土相中的重稀土元素与主相晶体粒子外围存在一定的离子交换，因此在主相晶体外部薄层存在含Ho的主相晶体粒子。当辅相加入的太多时，反而会降主相晶体的饱和磁极化强度，导致剩磁降低，而该外层的主相晶体的各相异性场也偏低，可能会导致矫顽力降低。另外，加入的辅相合金是以非磁性相的形式加入，会降低磁体的主相体积分数，过多的加入辅相会导致剩磁的降低，不利于材料对外提供强的磁场，因此本发明中也需要加入其他具有较高的磁各向异性场的稀土，例如Dy或/和Tb，原因是加入的稀土不可避免的会与接触的主相外层离子发生反应从而形成外层不同于主相晶体内部的主相晶体粒子，而重稀土Dy或/和Tb的加入，更有效的发挥在晶体外层形成以Dy₂Fe₁₄B或/和Tb₂Fe₁₄B的主相晶体，外层的该主相具有很高的各向异性场，可更有效的提高磁体矫顽力。因此，本发明中，以所述稀土永磁材料的总质量为基准，0wt%＜辅相≤20wt%。更优选情况下，以所述稀土永磁材料的总质量为基准，1.5wt%≤辅相≤10wt%。

本发明提供的稀土永磁材料中，Pr或/和Nd的含量明显降低，因此，其成本得到大大降低。具体地，本发明中，所述稀土永磁材料的组成为：R5_x3R6_y3Fe_{100-x3-y3-z3-w3}Co_z3B_w3N3_g3；R5选自Pr或/和Nd；R6含有Ho，含或不含Dy、Tb； 26wt%≤x3+y3≤36wt%,其中0.01wt%≤y3≤10wt%；0wt%≤z3≤5wt%，0.8wt%≤w3≤1.2wt%；N3选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种，0wt%≤g3≤1.5wt%。

本发明还提供了所述稀土永磁材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按主相的配比将原料进行熔炼，得到主相铸锭或速凝薄片；

S2、按辅相的配比将原料进行熔炼，得到辅相铸锭或速凝薄片；

S3、将主相铸锭或速凝薄片和辅相铸锭或速凝薄片进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型、并在真空或惰性气氛中进行烧结和回火，得到所述稀土永磁材料。

本发明提供的稀土永磁材料的制备方法，通过双合金法制备而成，具体通过采用Dy或/和Tb含量较低的主相合金和含有Ho的辅相合金，一方面主相与辅相合金分别熔炼形成，能有效防止微量元素浸入材料晶体内部，保证磁体具有较高的矫顽力；另一方面，该辅相合金在晶界改善磁体微观形貌，有利于主相晶体形成较均匀的晶体，进一步提高磁体的矫顽力。

根据本发明提供的制备方法，先按照各自的配比，分别制备主相铸锭或速凝薄片、辅相铸锭或速凝薄片。所述铸造工艺制成铸锭的方法为本领域技术人员所公知，可以将熔炼后的合金熔液浇铸到水冷铜模具内，冷却后即得到铸锭。所述速凝薄片工艺制成速凝薄片的方法为本领域技术人员所公知，可以将熔炼后的合金熔液浇到旋转的铜辊表面，铜辊内侧通水冷却，铜辊表面旋转线速度1-2m/s左右，合金熔液迅速冷却后形成速凝薄片。

然后，即可将主相铸锭或速凝薄片和辅相铸锭或速凝薄片进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型、并在真空或惰性气氛中进行烧结和回火，得到所述稀土永磁材料。

其中，主相、辅相可以在破碎、气流磨等环节前后中按比例加入，本发明没有特殊规定。具体地，主相铸锭或速凝薄片和辅相铸锭或速凝薄片进行破碎、制粉的步骤包括：（1）先将主相铸锭或速凝薄片、辅相铸锭或速凝薄片混合，再一起进行破碎、制粉；或者，（2）先将主相铸锭或速凝薄片、辅相铸锭或速凝薄片分别破碎，然后混合，再进行制粉；或者，（3）先将主相铸锭或速凝薄片、辅相铸锭或速凝薄片分别破碎、制粉，最后再混合。优选采用第（3）种方式。

本发明中，将铸锭或速凝薄片破碎的方法为氢碎或通过破碎机破碎，优选氢碎，其破碎效果更佳。所述氢碎法为本领域技术人员所公知，将锭或速凝薄片装入氢碎炉中，抽真空后，充入高纯氢气，在0.02-1.2Mpa氢压下，吸氢0.5-5h，听到铸锭或速凝薄片的爆裂声，同时可以检测到容器的温度在不断升高，这是铸锭或速凝薄片吸氢后形成氢化物而爆裂，然后在450-650℃下脱氢2-10h，得到碎粉。所述通过破碎机破碎的方法为本领域技术人员所公知，例如采用鄂式破碎机进行粗破碎，然后通过中破碎机进行中破碎。

所述制粉的方法为气流磨，气流磨制粉的方法为本领域技术人员所公知，其为利用气流将粉末颗粒加速到超音速，使之相互对撞而破碎。通过气流磨将破碎后的碎粉制成平均粒径为1.0-4.5μm的微细粉，其中主相微细粉的平均粒径为2.5-4.5μm，选择在此粒径范围内的微细粉有利于获得高矫顽力所需的较小的晶粒尺寸。

在优选情况下，在破碎后的碎粉中加入抗氧化剂后再进行气流磨，以破碎得到的碎粉的总重量为基准，抗氧化剂的添加量为0.02-0.15wt%。所述抗氧化剂没有特别限制，抗氧化剂的种类和用法为本领域技术人员所公知，例如：可以选自聚环氧乙烷烷基醚、聚环氧乙烷单脂肪酯、聚环氧乙烷烯烃基醚中的一种或几种。需要解释的是，在制粉之前添加抗氧化剂的主要目的是对制微细粉前的碎粉进行一定程度的包覆，阻止微细粉与氧过快反应发生过度反应，但是在制粉过程中，碎粉在腔体中互相碰撞，会产生新的断面，也可以与氧发生反应；同时添加的抗氧化剂与微细粉也再次进行混合，对微细粉进行一定程度的包覆，有利于充氧过程中，氧元素与微细粉缓慢而均匀的发生反应，最终使本发明提供的稀土永磁材料微观组织成分更均匀，有利于提高永磁材料的性能。

在所述混料步骤中，在制粉后得到的微细粉中加入润滑剂，以微细粉的重量为基准，所述润滑剂的添加量为0.02-0.15wt%。所述润滑剂为常用润滑剂，润滑剂的种类和用法为本领域技术人员所公知，没有特别限制，例如：可采用油酸、硬脂酸及它们的盐、多元醇、聚乙二醇、山梨醇、以及脱水山梨醇与硬脂酸甘油脂的混合物等。

将混合粉末在磁场中取向压制成型坯件的方法为常规方法，优选情况下，在磁场取向成型压机中压制为坯件。所述磁场取向压制成型的条件为：在1.5-4T的恒磁场或脉冲磁场中进行取向压制成型，并经过170-220MPa等静压保持30-120s。本发明采用较高的取向磁场，便于更好的制得取向一致的磁体，有利于提高矫顽力。

在本步骤中，将坯件放置于烧结炉中，在真空或惰性气体保护的条件下1040-1120℃烧结3-8小时，采用低温烧结能够有效避免坯件晶粒较快的长大。所述烧结炉内设有腔体，腔体内壁以一定间隔的环状的钼丝环绕，通电使钼丝发热，然后以热辐射的形式作用到坯件上，对坯件进行加热，所述坯件即压型块，形状以所需要的永磁体的加工外型为参考。所述惰性气体可以为不参与反应的任何气体，优选为零族元素气体中的一种或几种。所述回火的步骤为：先在860-940℃进行一级回火，并保持1-5h，再在470-560℃进行二级回火，并保持1-8h。经过两级回火处理有利于稀土永磁材料获得良好的微观结构。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

（1）采用速凝薄片工艺（即甩带工艺）制备主相速凝薄片，铜辊表面线速度为1.8m/s，得到主相速凝薄片，其组成为Nd₂₅Dy₅Fe₆₇Co₂B₁；采用铸造工艺制备辅相铸锭，其组成为Pr₁₀Nd₃₀Ho₁₀Dy_0.5Fe₁₅Co₁₇B₁Al₃Cu₂Zr₂Nb₆Ga_3.5。  

（2）破碎：将主相速凝薄片采用1.0Mpa氢压下吸氢1.5h，并560℃下脱氢6h，得到主相氢碎粉，并采用同样的方法将辅相铸锭破碎成辅相氢碎粉。  

（3）制粉：分别往主相氢碎粉、辅相氢碎粉中加入0.08wt%的抗氧化剂，并混合均匀，然后分别通过气流磨，将主相氢碎粉制备成平均粒径为3.5μm的主相微细粉，将辅相氢碎粉制备成平均粒径为3μm的辅相微细粉。然后将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=98.5：1.5混合，得到微细粉混合物。   

（4）混料：往微细粉混合物中加入0.08wt%的润滑剂，再通过混料机，充分混合均匀，得到混合粉末。  

（5）磁场取向压制成型：将混合粉末在2T的恒磁场中取向压制成型，并经过195MPa等静压保持75s，得到坯件。   

（6）烧结回火：取上述坯件在真空保护下，进行1080℃烧结5h，并在900℃进行一级回火3h，然后在480℃下二级回火3.5h，得到本实施例的稀土永磁材料S1（经测定其组成为Pr_0.15Nd_25.075Ho_0.15Dy_4.932Fe_66.221Co_2.225B₁Al_0.045Cu_0.03Zr_0.03Nb_0.09Ga_0.052）。

实施例2

采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料S2，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=96.5：3.5混合，得到微细粉混合物；

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料S2（经测定其组成为Pr_0.35Nd_25.175Ho_0.35Dy_4.842Fe_65.181Co_2.525B₁Al_0.105Cu_0.07Zr_0.07Nb_0.21Ga_0.122）。

实施例3

采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料S3，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=95：5混合，得到微细粉混合物；

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料S3（经测定其组成为Pr_0. 5Nd_25.25Ho_0. 5Dy_4.775Fe_64.4Co_2.75B₁Al_0.15Cu_0.1Zr_0.1Nb_0.3Ga_0.175）。

实施例4

采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料S4，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=92：8混合，得到微细粉混合物；

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料S4（经测定其组成为Pr_0. 8Nd_25.4Ho_0. 8Dy_4.64Fe_62.84Co_3.2B₁Al_0.24Cu_0.16Zr_0.16Nb_0.48Ga_0.28）。

实施例5

采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料S5，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=86：14混合，得到微细粉混合物；

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料S5（经测定其组成为Pr_1.4Nd_25.7Ho_1.4Dy_4.37Fe_59.72Co_4.1B₁Al_0.42Cu_0.28Zr_0.28Nb_0.84Ga_0.49）。

对比例1

直接采用实施例1中的主相速凝薄片进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型和烧结回火，不加入辅相铸锭，得到本对比例的稀土永磁材料DS1（其组成为Nd₂₅Dy₅Fe₆₇Co₂B₁）。

对比例2

采用单合金法直接将原料熔炼得到速凝薄片，原料组成为Nd₂₃Pr_0.5Dy_6.3Fe_65.6Co_2.75B₁Al_0.15Cu_0.08Zr_0.15Nb_0.3Ga_0.17，然后进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型和烧结回火，不加入辅相铸锭，得到本对比例的稀土永磁材料DS2（其组成为Nd₂₃Pr_0.5Dy_6.3Fe_65.6Co_2.75B₁Al_0.15Cu_0.08Zr_0.15Nb_0.3Ga_0.17）。

实施例6

（1）采用速凝薄片工艺（即甩带工艺）制备主相速凝薄片，铜辊表面线速度为1.8m/s，得到主相速凝薄片，其组成为Pr₃Nd_24.7Dy_1.2Tb1.6Fe₆₇Co_1.5B₁；采用铸造工艺制备辅相铸锭，其组成为Pr₁₂Nd₂₃Ho₁₅Dy₃Fe₁₂Co₁₂B₁Al₅Cu_4.5Zr_4.5Nb₄Ga₄。    

（2）破碎：将主相速凝薄片采用1.0Mpa氢压下吸氢1.5h，并560℃下脱氢6h，得到主相氢碎粉，并采用同样的方法将辅相铸锭破碎成辅相氢碎粉。   

（3）制粉：分别往主相氢碎粉、辅相氢碎粉中加入0.08wt%的抗氧化剂，并混合均匀，然后分别通过气流磨，将主相氢碎粉制备成平均粒径为3.5μm的主相微细粉，将辅相氢碎粉制备成平均粒径为3μm的辅相微细粉。然后将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=98.5：1.5混合，得到微细粉混合物。    

（4）混料：往微细粉混合物中加入0.08wt%的润滑剂，再通过混料机，充分混合均匀，得到混合粉末。    

（5）磁场取向压制成型：将混合粉末在2T的恒磁场中取向压制成型，并经过195MPa等静压保持75s，得到坯件。   

（6）烧结回火：取上述坯件在真空保护下，进行1080℃烧结5h，并在900℃进行一级回火3h，然后在480℃下二级回火3.5h，得到本实施例的稀土永磁材料A1（经测定其组成为Pr_3.135Nd_24.675Ho_0.225Dy_1.227Tb_1.576Fe_66.176Co_1.657B₁Al_0.075Cu_0.067Zr_0.067Nb_0.06Ga_0.06）。

实施例7

采用与实施例6相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料A2，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=96.5：3.5混合，得到微细粉混合物； 

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料A2（经测定其组成为Pr_3.315Nd_24.64Ho_0.525Dy_1.263Tb_1.544Fe_65.077Co_1.867B₁Al_0.175Cu_0.157Zr_0.157Nb_0.14Ga_0.14）。

实施例8

采用与实施例6相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料A3，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=95： 5混合，得到微细粉混合物； 

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料A3（经测定其组成为Pr_3.45Nd_24.615Ho_0.75Dy_1.29Tb_1.52Fe_64.25Co_2.025B₁Al_0.25Cu_0.225Zr_0.225Nb_0.2Ga_0.2）。

实施例9

采用与实施例6相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料A4，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=92： 8混合，得到微细粉混合物； 

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料A4（经测定其组成为Pr_3.72Nd_24.564Ho_1.2Dy_1.344Tb_1.472Fe_62.6Co_2.34B₁Al_0.4Cu_0.36Zr_0.36Nb_0.32Ga_0.32）。

实施例10

采用与实施例6相同的步骤制备本实施例的稀土永磁材料A5，不同之处在于：

步骤（3）中，将主相微细粉与辅相微细粉按质量比=86：14混合，得到微细粉混合物； 

通过上述步骤，得到本实施例的稀土永磁材料A5（经测定其组成为Pr_4.26Nd_24.462Ho_2.1Dy_1.452Tb_1.376Fe_59.3Co_2.97B₁Al_0.7Cu_0.63Zr_0.63Nb_0.56Ga_0.56）。

对比例3

直接采用实施例6中的主相速凝薄片进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型和烧结回火，不加入辅相铸锭，得到本对比例的稀土永磁材料DA1（其组成为Pr₃Nd_24.7Dy_1.2Tb_1.6Fe₆₇Co_1.5B₁）。

对比例4

采用单合金法直接将原料熔炼得到速凝薄片，原料组成为Pr₃Nd_23.75Dy_2.7Tb1.52Fe_64.905Co_2.025B₁Al_0.25Cu_0.225Zr_0.225Nb_0.2Ga_0.2），然后进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型和烧结回火，不加入辅相铸锭，得到本对比例的稀土永磁材料DA2（其组成为Pr₃Nd_23.75Dy_2.7Tb1.52Fe_64.905Co_2.025B₁Al_0.25Cu_0.225Zr_0.225Nb_0.2Ga_0.2）。

性能测试

采用中国计量科学研究院的永磁材料不同温度曲线测量系统NIM200C对实施例1-10制备的稀土永磁材料S1-S5、A1-A5以及对比例1-4制备的稀土永磁材料DS1-DS2、DA1-DA2进行剩磁（Br）、磁能积(BH)max和矫顽力（Hcj）的测量，测定结果如表1和表2所示。   

表1

                                                

表2

。

从S1-S5与DS1以及A1-A5与DA1的测试结果比较，可以看出：添加含Ho的辅相合金从1.5-14wt%，磁体的矫顽力（Hcj）增加明显，可以从一个牌号中升到另一个牌号，但随着辅相合金的增加，剩磁（Br）降低也很明显。

从S3与DS2的测试结果比较可以看出，直接采用单合金法制备达到S3相同的Br和矫顽力的产品，Dy含量为6.3wt%，而采用本发明的双合金法Dy含量仅为4.775wt%，原料成本可降低14.6%，同时磁体的其它性能还有提高。

类似地，从A3与DA2的测试结果比较可以看出，直接采用单合金法制备达到A3相同的Br和矫顽力的产品，Dy含量为2.7wt%，而采用本发明的双合金法Dy含量仅为1.29wt%，原料成本可降低20.6%，同时磁体的其它性能还有提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种稀土永磁材料，其特征在于，所述稀土永磁材料包括具有四方晶体结构的主相和具有面心立方结构的辅相，所述辅相隔离或包覆于主相周围；

所述主相的组成为：R1_x1R2_y1Fe_{100-x1-y1-z1-w1}Co_z1B_w1N1_g1；R1选自Pr或/和Nd，R2选自Dy、Tb、Ho中的至少一种，26wt%≤x1+y1≤36wt%，且0.01wt%≤y1≤10wt%；0wt%≤z1≤5wt%，0.8wt%≤w1≤1.2wt%；N1选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种；0wt%≤g1≤1.5wt%；

所述辅相的组成为：R3_x2R4_y2Fe_{100-a-b-c-v-u}Co_z2B_w2N2_g2，R3选自Pr、Nd、Dy、Tb中的至少一种，R4为Ho，35wt%≤x2+y2≤65wt%，且0.01wt%≤y2≤20wt%；0wt%≤z2≤35wt%，0wt%≤w2≤1.2wt%；N2选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种，0wt%≤g2≤25wt%。

2.根据权利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，以所述稀土永磁材料的总质量为基准，0wt%＜辅相≤20wt%。

3.根据权利要求2所述的稀土永磁材料，其特征在于，以所述稀土永磁材料的总质量为基准，1.5wt%≤辅相≤10wt%。

4.根据权利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，所述稀土永磁材料的组成为：R5_x3R6_y3Fe_{100-x3-y3-z3-w3}Co_z3B_w3N3_g3；R5选自Pr或/和Nd；R6 含有Ho，含或不含Dy、Tb； 26wt%≤x3+y3≤36wt%,其中0.01wt%≤y3≤10wt%；0wt%≤z3≤5wt%，0.8wt%≤w3≤1.2wt%；N3选自Zr、Ga 、Cu、Nb、 Sn、Mo、Al 、V、W、Si、Hf、Ti中的一种或多种，0wt%≤g3≤1.5wt%。

5.权利要求1-4任一项所述的稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按主相的配比将原料进行熔炼，得到主相铸锭或速凝薄片；

S2、按辅相的配比将原料进行熔炼，得到辅相铸锭或速凝薄片；

S3、将主相铸锭或速凝薄片和辅相铸锭或速凝薄片进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型、并在真空或惰性气氛中进行烧结和回火，得到所述稀土永磁材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，主相铸锭或速凝薄片和辅相铸锭或速凝薄片进行破碎、制粉的步骤包括：先将主相铸锭或速凝薄片、辅相铸锭或速凝薄片混合，再一起进行破碎、制粉；或者，先将主相铸锭或速凝薄片、辅相铸锭或速凝薄片分别破碎，然后混合，再进行制粉；或者，先将主相铸锭或速凝薄片、辅相铸锭或速凝薄片分别破碎、制粉，最后再混合。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述破碎的方法为氢碎，氢碎的条件为：将铸锭或速凝薄片在0.02-1.2Mpa氢压下，吸氢0.5-5h，在450-650℃下脱氢2-10h，得到碎粉。

8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述制粉的方法为气流磨，通过气流磨将破碎后的碎粉制成平均粒径为1.0-4.5μm的微细粉，其中主相微细粉的平均粒径为2.5-4.5μm；在气流磨前加入有抗氧化剂，以破碎得到的碎粉的总重量为基准，所述抗氧化剂的添加量为0.02-0.15wt%。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述混料步骤中，在制粉后得到的微细粉中加入润滑剂，以微细粉的重量为基准，所述润滑剂的添加量为0.02-0.15wt%。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述磁场取向压制成型的条件为：在1.5-4T的恒磁场或脉冲磁场中进行取向压制成型，并经过170-220MPa等静压保持30-120s。

11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的条件为：烧结温度为1040-1120℃，烧结时间为3-8小时；所述回火的步骤为：先在860-940℃进行一级回火，并保持1-5h，再在470-560℃进行二级回火，并保持1-8h。