CN106992053A - 一种含y的稀土永磁合金速凝片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含Y的稀土永磁合金速凝片,是在稀土合金Re‑Fe‑B中添加Y元素,采用合金速凝甩片技术,获得由主相柱状晶与晶间相构成的织构,其中Y主要进入主相中形成2:14:1晶体结构,而在富稀土相中形成贫Y区。该合金速凝片通过调控Y含量,能够有效调节稀土元素在速凝片中主相柱状晶和晶间相中的分布,为后续制备性能良好的稀土永磁体奠定了基础,并且能够降低后续制备磁体的成本。
Description
技术领域
本发明属于稀土永磁材料制备领域,尤其涉及一种含Y的稀土永磁合金速凝片。
背景技术
稀土钕铁硼永磁材料开发于二十世纪八十年代初,因其具有极高矫顽力和最大磁能积而被称为“磁王”,并在诸如仪器仪表、微波通信、风力发电、电动汽车等国民经济的各个行业得到广泛应用。
截止目前,制备钕铁硼永磁体仍大量使用轻稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等。一方面,由于轻稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等的价格高昂,导致钕铁硼磁体的价格居高不下;另一方面,稀土元素在地壳中的含量排列依次为Ce、Y、La、Nd、Pr、Sm、Gd、Dy、Tb......,而稀土永磁体的大量使用使得Pr、Nd、Dy、Tb迅速消耗,造成了高丰度稀土Y等大量积压,导致稀土资源利用不均衡。因此,如何充分利用高丰度稀土Y等制备高性能稀土永磁材料,受到稀土永磁界的高度关注。
发明内容
本发明提供了一种含Y的稀土永磁合金速凝片,并且采用合金速凝甩片技术,获得了具有特定组织结构及元素分布的速凝片,为后续制备性能良好的稀土永磁体奠定了基础。
本发明的技术方案为:一种含Y的稀土永磁合金速凝片,其名义成分为:
ReαYβBγMxFe100-α-β-γ-x
其中,Y为必须存在的稀土元素;
Re为稀土元素,包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Sc中的一种或几种元素;
M为添加元素,选自Co、Cu、Nb、Ti、Zn、Ga、Al、Zr、Sn、Sb、Ta和W中的一种或几种元素;
α、β、γ、x为各元素的重量百分含量,0≤α<33.5,0<β≤33.5,28.5≤α+β≤33.5,0.85≤γ≤1.1,0≤x≤2;
采用合金速凝甩片技术,按照名义成分进行配料,加热熔融为合金液后浇注在旋转铜辊上甩成合金速凝片;
所述合金速凝片由主相柱状晶及晶间富稀土相组成,且合金速凝片在厚度方向被柱状晶贯穿,形成织构;并且Y主要富集在主相晶粒中,富稀土相中贫Y。
在合金速凝甩片过程中,通过控制浇注温度、铜辊转速等有利于获得上述特定组织结构及元素分布,作为优选,浇注温度为1300~1400℃。
作为优选,铜辊转速为0.5~1.5m/s
作为优选,所述的稀土永磁合金速凝片的厚度为0.1~0.5mm。
作为优选,合金速凝甩片过程中,真空度为(1~5)×10-2Pa。
作为优选,9.01<β≤33.5。
综上所述,本发明在稀土合金Re-Fe-B中添加Y元素,采用合金速凝甩片技术,获得了由主相柱状晶与晶间相构成的织构,其中Y主要进入主相中形成2:14:1晶体结构,而在在富稀土相中形成贫Y区。该结构的速凝片具有如下有益效果:
(1)通过Y的含量调控,能够有效调控稀土元素在速凝片中主相柱状晶和晶间相中的分布;
(2)由于非Y稀土元素,例如Nd等主要富集在速凝片的富稀土相中,因此在后续的烧结回火过程中,富稀土相可通过扩散作用在主相晶粒的边界形成富Nd等的2:14:1主相,从而能够改善后续制备稀土永磁体的微观结构,获得具有高性能的稀土永磁体。
(3)Y是稀土元素中丰度第二高的元素,其价格虽高于Ce,但低于Nd,因此在同样性能的条件下可降低Nd的使用,从而有效降低后续制备磁体成本。
(4)由于Y2Fe14B的居里温度为Tc=565K,相对较高,因此通过Y的加入可以提高磁体的温度稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的含Y的稀土永磁合金速凝片的微观形貌及元素分布图;
图2是本发明实施例2制得的含Y的稀土永磁合金速凝片的微观形貌及元素分布图;
图3是本发明实施例3制得的含Y的稀土永磁合金速凝片的微观形貌及元素分布图;
图4是本发明实施例4制得的含Y的稀土永磁合金速凝片的微观形貌及元素分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述,需要指出的是,以下所述实施例旨在便于对本发明的理解,而对其不起任何限定作用。
实施例1:
本实施例中,高丰度稀土永磁合金以质量百份数计,其名义组成为:(Nd0.75Y0.25)30.5Al0.1Cu0.1Fe68.3B1。
该高丰度稀土永磁合金速凝片的制备方法如下:
1)原料配制:熔炼合金2.5kg,将所需各原料按照名义组成配好后,用电刷打磨原料表面,去除氧化物杂质;
2)快速凝固:用高纯氩气将速凝甩片真空感应熔炼炉腔体清洗三遍,随之将腔体抽真空至(1~5)×10-2Pa,充入高纯氩气至0.05~0.1MPa;在氩气保护下将合金原料加热融化并精炼成熔融合金。当熔融合金温度达到1300~1400℃时,将融熔合金通过中间包浇注到带水冷却的旋转铜辊上,铜辊转速为0.5~1.5m/s,获得厚度为0.1~0.5mm的合金速凝片。
上述制得的合金速凝片断面的微结构如图1中的(a)图所示,元素分布如图1中的(b)、(c)与(d)图所示。可以看出该合金速凝片在整个厚度方向形成由主相柱状晶及晶间富稀土相组成的织构;并且,Y主要富集在主相晶粒中,Nd主要富集在速凝片的富稀土相中,富稀土相中贫Y。
实施例2:
本实施例中,高丰度稀土永磁合金以质量百份数计,其名义组成为:[Nd0.5(Ce0.4Y0.1)]30.5Al0.1Cu0.1Fe68.3B1。
该高丰度稀土永磁合金速凝片的制备方法如下:
1)原料配制:熔炼合金2.5kg,将所需各原料按照名义组成配好后,用电刷打磨原料表面,去除氧化物杂质;
2)快速凝固:用高纯氩气将速凝甩片真空感应熔炼炉腔体清洗三遍,随之将腔体抽真空至(1~5)×10-2Pa,充入高纯氩气至0.05~0.1MPa;在氩气保护下将合金原料加热融化并精炼成熔融合金。当熔融合金温度达到1300~1400℃时,将融熔合金通过中间包浇注到带水冷却的旋转铜辊上,铜辊转速为0.5~1.5m/s,获得厚度为0.1~0.5mm的合金速凝片。
其微结构及元素分布如图2所示。
上述制得的合金速凝片断面的微结构如图2中的(a)图所示,元素分布如图2中的(b)、(c)、(d)与(e)图所示。可以看出该合金速凝片在整个厚度方向形成由主相柱状晶及晶间富稀土相组成的织构;并且,Y主要富集在主相晶粒中,Nd、Ce主要富集在速凝片的富稀土相中,富稀土相中贫Y。
实施例3:
本实施例中,高丰度稀土永磁合金以质量百份数计,其名义组成为:[Nd0.5(Ce0.35Y0.15)]30.5Al0.1Cu0.1Fe68.3B1。
该高丰度稀土永磁合金速凝片的制备方法如下:
1)原料配制:熔炼合金2.5kg,将所需各原料按照名义组成配好后,用电刷打磨原料表面,去除氧化物杂质;
2)快速凝固:用高纯氩气将速凝甩片真空感应熔炼炉腔体清洗三遍,随之将腔体抽真空至(1~5)×10-2Pa,充入高纯氩气至0.05~0.1MPa;在氩气保护下将合金原料加热融化并精炼成熔融合金。当熔融合金温度达到1300~1400℃时,将融熔合金通过中间包浇注到带水冷却的旋转铜辊上,铜辊转速为0.5~1.5m/s,获得厚度为0.1~0.5mm的合金速凝片。
上述制得的合金速凝片断面的微结构如图3中的(a)图所示,元素分布如图3中的(b)、(c)、(d)与(e)图所示。可以看出该合金速凝片在整个厚度方向形成由主相柱状晶及晶间富稀土相组成的织构;并且,Y主要富集在主相晶粒中,Nd、Ce主要富集在速凝片的富稀土相中,富稀土相中贫Y。
实施例4:
本实施例中,高丰度稀土永磁合金以质量百份数计,其名义组成为:[Nd0.5(Ce0.3Y0.2)]30.5Al0.1Cu0.1Fe68.3B1。
该高丰度稀土永磁合金速凝片的制备方法如下:
1)原料配制:熔炼合金2.5kg,将所需各原料按照名义组成配好后,用电刷打磨原料表面,去除氧化物杂质;
2)快速凝固:用高纯氩气将速凝甩片真空感应熔炼炉腔体清洗三遍,随之将腔体抽真空至(1~5)×10-2Pa,充入高纯氩气至0.05~0.1MPa;在氩气保护下将合金原料加热融化并精炼成熔融合金。当熔融合金温度达到1300~1400℃时,将融熔合金通过中间包浇注到带水冷却的旋转铜辊上,铜辊转速为0.5~1.5m/s,获得厚度为0.1~0.5mm的合金速凝片。
上述制得的合金速凝片断面的微结构如图4中的(a)图所示,元素分布如图4中的(b)、(c)、(d)与(e)图所示。可以看出该合金速凝片在整个厚度方向形成由主相柱状晶及晶间富稀土相组成的织构;并且,Y主要富集在主相晶粒中,Nd、Ce主要富集在速凝片的富稀土相中,富稀土相中贫Y。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含Y的稀土永磁合金速凝片,其特征是:名义成分为:
ReαYβBγMxFe100-α-β-γ-x
其中,Y为必须存在的稀土元素;
Re为稀土元素,包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Sc中的一种或几种元素;
M为添加元素,选自Co、Cu、Nb、Ti、Zn、Ga、Al、Zr、Sn、Sb、Ta
和W中的一种或几种元素;
α、β、γ、x为各元素的重量百分含量,0≤α<33.5,0<β≤33.5,28.5≤α+β≤33.5,0≤x≤2;
采用合金速凝甩片技术,按照名义成分进行配料,加热熔融为合金液后浇注在旋转铜辊上甩成合金速凝片;所述合金速凝片由主相柱状晶及晶间富稀土相组成,且合金速凝片在厚度方向被柱状晶贯穿,形成织构;并且Y主要富集在主相晶粒中,富稀土相中贫Y。
2.如权利要求1所述的含Y的稀土永磁合金速凝片,其特征是:0.85≤γ≤1.1。
3.如权利要求1所述的含Y的稀土永磁合金速凝片,其特征是:所述的稀土永磁合金速凝片的厚度为0.1~0.5mm。
4.如权利要求1所述的含Y的稀土永磁合金速凝片,其特征是:所述的合金速凝甩片过程中,铜辊转速为0.5~1.5m/s。
5.如权利要求1所述的含Y的稀土永磁合金速凝片,其特征是:所述的合金速凝甩片过程中,真空度为(1~5)×10-2Pa。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的含Y的稀土永磁合金速凝片,其特征是:所述的合金速凝甩片过程中,浇注温度为1300~1400℃。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的含Y的稀土永磁合金速凝片,其特征是:所述的9.01<β≤33.5。
8.稀土永磁合金速凝片中调控稀土元素在主相柱状晶和晶间相中分布的方法,其特征是:采用合金速凝甩片技术,按照稀土永磁合金速凝片的名义成分进行配料,加热熔融为合金液后浇注在旋转铜辊上甩成合金速凝片,其特征是:稀土永磁合金中包含Y;
稀土永磁合金的名义成分为:ReαYβBγMxFe100-α-β-γ-x
其中,Re为稀土元素,包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Sc中的一种或几种元素;
M为添加元素,选自Co、Cu、Nb、Ti、Zn、Ga、Al、Zr、Sn、Sb、Ta和W中的一种或几种元素;
α、β、γ、x为各元素的重量百分含量,0≤α<33.5,0<β≤33.5,28.5≤α+β≤33.5,0≤x≤2。
9.如权利要求8所述的稀土永磁合金速凝片中调控稀土元素在主相柱状晶和晶间相中分布的方法,其特征是:所述的合金速凝甩片过程中,浇注温度为1300~1400℃;
作为优选,所述的合金速凝甩片过程中,铜辊转速为0.5~1.5m/s。
10.如权利要求8或9所述的稀土永磁合金速凝片中调控稀土元素在主相柱状晶和晶间相中分布的方法,其特征是:9.01<β≤33.5。
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