CN1054889C - 一种稀土永磁材料及其制品 - Google Patents
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Abstract
一种稀土永磁材料，该永磁材料以R(FeT)12-yXy化合物为主相，其中R为稀土，T为过渡金属，X为硼和/或碳，y在0.05～4.0之间，其合金的成份范围在：稀土：4.0～10.0at%；铁和其它过渡金属：61.0～95.0at%；碳和(或)硼：0.385～30.5at%。本发明还提供的一种稀土永磁材料制品，其是以上述永磁材料为基经渗氮、渗氢、渗碳形成新化合物制备的磁粉或磁体。本发明较已有的1∶12型化合物有更好的磁性能。
Description
本发明涉及稀土永磁材料及其制品，特别是以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料。
尽管Nd-Fe-B永磁体具有高饱和磁能积等良好的磁性能，其居里温度低的弱点限制了这种材料的应用范围。例如有关Nd-Fe-B的专利JP昭62-170455，JP昭62-151541，JP昭62-152108，JP昭62-149108，JP昭62-139641，JP昭62-124702，JP昭60-159152，JP昭60-204862，JP昭60-144906，JP昭60-321208，JP昭62-177149，JP昭62-174905等。
近年来，世界范围内探索新型永磁材料的进展迅速。但有关的工作主要集中在2∶17，2∶14∶1型三元化合物。其中R2Fe17Nx型化合物的发现开辟了探索新型化合物的新途径，研究发现氮(或碳)作为间隙原子进入2∶17晶格会极大地提高化合物的居里温度和磁晶各向异性。由于含氮化合物在高温分解，以及特殊的渗氮过程限制了R2Fe17Nx的应用。这方面的研究工作有待一新的突破。
纯RFe12化合物通常不能形成，需添加一些其它过渡金属元素Ti、V、Cr、Mo、Si等才能形成。由于非磁性元素的添加，导致这种化合物的磁性的降低。
本发明的目的在于提供一种以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料，其较已有的1∶12型化合物有更好的磁性能。
本发明提供了一种以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料，其特征在于：该永磁材料以R(FeT)12-yXy化合物为主相，其中稀土R为Y，Ce，Pr，Nd，Pn，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中任一元素或数种元素。其它过渡金属T为Sc，Ti，V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Al，Si，Ge，Zr，Nb，Mo，Sn，Sb，Ta，W，Tl，Bi中任一元素或数种元素，X为硼和/或碳，y在0.05～4.0之间，其合金的成份范围在：
稀土：4.0～10.0at％
铁和其它过渡金属：61.0～95.0at％
碳和(或)硼：0.385～30.5at％
将纯稀土、纯铁、纯过渡金属、纯碳或纯硼(或铁碳或铁硼合金)，考虑碳和硼的替代效应，按1∶12成份配料后熔炼，即可得主相为R(FeT)12-yXy的合金，经800～1000℃处理1～30天即可得单相化合物。如初始成份在上述标准成份附近则可获得主相为R(FeT)12-yXy的合金。无论是单相或多相的样品都可作为优良永磁材料的初始材料。永磁体的制备可通过粉末烧结、快淬或机械合金化方法制备。本发明由于用碳和硼替代过渡金属原子作为稳定元素稳定1∶12相，可使1∶12相的各项磁性能得到普遍提高，下面通过实施例详述本发明。
附图1为YFe10V1.5C0.5和SmFe10V1.5C0.5化合物的X光谱线；
附图2为YFe10V1.5C0.5和SmFe10V1.5C0.5化合物的交流磁化率曲线：
附图3为SmFe10V1.5C0.5化合物4.2K的磁化曲线；
附图4为NdFe10Mo1.5C0.5化合物的磁化强度温度曲线；
附图5为NdFe10V1.5B0.5和SmFe10V1.5B0.5化合物的X光谱线；
附图6为SmFe10V1.5C0.5化合物4.2K的磁化曲线。
实施例1 RFe10T1.5C0.5(R＝Y，Nd，Sm；T＝V，Mo，Cr)化合物的磁性
将纯稀土、纯铁、纯过渡金属、纯碳按上述成份配料后熔炼，可得主相为RRFe10T1.5C0.5的合金，经800～1000℃处理1～30天得到单相化合物，其中的Sm、Y化合物X光谱线见图1。由图2可以看出其有较高的居里温度。图3显示其有高的饱和磁化强度和磋各向异性。图4表明NdFe10Mo1.5C0.5化合物有一自施再取向转变。
实施例2 RFe10T1.5B0.5(R＝Y，Nd，Sm；T＝V，Mo，Cr)化合物的结构和磁性
将纯稀土、纯铁、纯过渡金属、纯硼按上述成份配料后熔炼，可得主相为RFe10T1.5B0.5的合金，经800～1000℃，处理1～30天得到单相化合物见图5，由图6可见其有高的饱和磁化强度和磁各向异性。
实施例3 YFe11.01Ti0.805C0.189和YFe11.17Ti0.3915B0.4385化合物的原子占位的确定
试样制法同实施例1，用中子衍射实验对YFe11.01Ti0.805C0.189和YFe11.17Ti0.3915B0.4385化合物的原子占位进行了确定，得出碳和硼原子占据(8i)和(8f)替代位置，替代过渡金属原子，仅有少量占据(2b)间隙位置，晶格常数分别a＝0.8565nm，c＝0.4821nm，c＝0.4815nm。
实施例4 以SmFe10Ti1.5C0.5为基的永磁体
首先用实施例1所述方法制得以SmFe10Ti1.5C0.5为基的合金，采用球磨的办法，使其粒度达71μm以下。经磁性能测定得Tc＝360℃，Mr＝1.05KGs，iHc＝9.5KOe，(BH)max＝18KGOe。
实施例5 RFe10Cr0.5C0.5的永磁性能
将含有Ce、Sm、Nd、Pn、Gd和Dy等的混合稀土与其它原料，按上述成份配制成样品，可制得居里温度Tc＝400℃，剩磁Mr＝8.5KGs，矫顽力iHc≥20KOe，磁能积(BH)max＝12.5MGOe的磁粉。
实施例6 SmFe11Ti0.2V0.3B0.5的永磁性
将原料按上述成份配制成样品，按研磨工艺可制得居里温度Tc＝380℃，剩磁Mr＝10.5KGs，矫顽力iHc＝9KOe，磁能积(BH)max＝20MGOe的磁粉。
实施例7 SmFe10VB0.5C0.5的永磁性能
将原料按上述成份配制成样品，按粉末冶金烧结工艺，可得居里温度Tc＝350℃，剩磁Mr＝10.5KGs，矫顽力iHc＝11KOe，磁能积(BH)max＞18.5MGOe的永磁体。
实施例8 NdFe10Ti1.5B0.5为基合金的永磁性能
将原料按上述成份配制成样品，采用粉末研磨渗氮获得了Tc＝470℃，Mr＝1.0KGs，iHc＝8.8KOe，(BH)max＝15.5MGOe的磁粉。
比较例
将RFe10V1.5C0.5、RFe10V1.5B0.5与RFe10V2化合物的结构和磁性进行比较，如表1和表2，可见含磁硼1∶12型的化合物具有优良的内禀磁性。
表1
R 合金 晶格常数 Tc ΔTc
a(A) c(A) (K) (K)
Sm Sm(FeVC)12 8.5351 4.7726 612 9
Sm(FeVB)12 8.535 4.7715 632 29
SmFe10V2 8.5363 4.7722 603
Y Y(FeVC)12 8.4936 4.7718 547 13
Y(FeVB)12 8.5073 4.7526 568 34
YFe10V2 8.4949 4.7722 534
表2合金 Ms μR μFe μM BA BFOMP
(μB/f.u) (μB) (μB) (μB) (T) (T)Sm(FeVC)12 19.25 0.71 1.857 1.54 18 11.0Sm(FeVB)12 19.2 0.71 1.85 1.54 22 11.5SmFe10V2 19.2 0.71 1.85 1.54 15 11.0Y(FeVC)12 16.42 0 1.642 1.37 4.5Y(FeVB)12 16.9 0 1.69 1.4 4.2YFe10V2 15.9 0 1.59 1.3 3.6
Claims (2)
1.一种稀土永磁材料，其特征在于：该永磁材料以R(FeT)12-yXy化合物为主相，其中稀土R为Y，Ce，Pr，Nd，Pn，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中任一元素或数种元素；其它过渡金属T为Sc，Ti，V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Al，Si，Ge，Zr，Nb，Mo，Sn，Sb，Ta，W，Tl，Bi中任一元素或数种元素，X为硼和/或碳，y在0.05～4.0之间，其合金的成份范围在：
稀土：4.0～10.0at％
铁和其它过渡金属：61.0～95.0at％
碳和(或)硼：0.385～30.5at％。
2.一种稀土永磁材料制品，其特征在于：该永磁材料制品是以权利要求1所述永磁材料为基经渗氮、渗氢、渗碳形成新化合物制备的磁粉或磁体。
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