CN107134360A - 一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 - Google Patents
一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107134360A CN107134360A CN201710330861.XA CN201710330861A CN107134360A CN 107134360 A CN107134360 A CN 107134360A CN 201710330861 A CN201710330861 A CN 201710330861A CN 107134360 A CN107134360 A CN 107134360A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystal boundary
- alloy
- earth permanent
- powder
- performance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 47
- ZLHLYESIHSHXGM-UHFFFAOYSA-N 4,6-dimethyl-1h-imidazo[1,2-a]purin-9-one Chemical compound N=1C(C)=CN(C2=O)C=1N(C)C1=C2NC=N1 ZLHLYESIHSHXGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 84
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 84
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 48
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 33
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 33
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 23
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 23
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 22
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 13
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 claims description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 7
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 12
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 4
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Y base rare earth Chemical class 0.000 description 1
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/0266—Moulding; Pressing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0573—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0576—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together pressed, e.g. hot working
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明提供了一种晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，该法在烧结法制备Y基稀土永磁体的过程中晶界添加Re‑Cu‑Ga(Re为Nd或/和Pr)纳米合金，在烧结回火过程中使Nd或/和Pr元素偏聚在磁体主相晶粒表层，提高主相晶粒表层处Nd或/和Pr元素的浓度，以增强主相晶粒表层处的磁晶各向异性场，从而阻止反磁化过程中反转畴在主相晶粒表层的形成；同时通过控制Re‑Cu‑Ga的添加量，实现了在基本保持剩磁和最大磁能积的同时，提高矫顽力的技术目的，从而获得了高性能的Y基稀土永磁体。
Description
技术领域
本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法。
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，综合性能优良而被称为“磁王”。自问世以来，在仪器仪表、微波通信、风力发电、电动汽车、电子信息等国民经济的各个行业得到广泛应用。随着人类社会的快速发展，2016年全球钕铁硼永磁体的年产量已达到约15万吨，并且呈现出强劲的增长趋势。由于钕铁硼永磁体中含有30wt.％左右的稀土元素，因此，随着钕铁硼永磁体产量的不断增长，稀土元素的消耗也逐年加剧。
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La、Ce、Y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元素La、Ce和Y制备高性能稀土永磁体，受到稀土永磁界的高度关注。
在高丰度稀土元素形成的2:14:1相中，Y2Fe14B具有最高的内禀磁性能(Ha＝26kOe，4πMs＝14.1kG，Tc＝565K)，并且Y元素的价格相对较低。因此以Y元素制备高丰度稀土永磁材料，具有广阔的应用前景。专利文献CN201611108740.2在Nd-Ce-Fe-B磁体的基础上以Y元素替代Ce元素，得到高丰度稀土(Ce+Y)占稀土总量50wt.％，矫顽力Hcj＝9.7kOe，最大磁能积(BH)m＞29MGOe的高丰度稀土永磁体。同时对其温度稳定性进行研究，得到α＝-0.1516％℃，β＝-0.5145％℃，其温度稳定性远高于Ce基磁体。对磁体微结构研究发现，在含Y磁体中存在元素偏聚现象，并在主相晶粒中形成核壳结构，即Y元素主要聚集在磁体主相晶粒的核心区域，Nd和Ce元素主要集中在主相晶粒的壳层区域及晶界相中。这种结构类似于近几年在Nd-Fe-B领域关注度比较高的晶界扩散形成的壳层结构，具有高磁晶各向异性场的Nd元素聚集在主相晶粒外层，提高主相晶粒的各向异性场。
然而，采用添加Y的方式在主相晶粒中直接形成的壳层结构中，NdPr元素在壳层和核心含量的差别只有1wt.％左右，对主相晶粒磁晶各向异性的提高作用有限。
发明内容
本发明提供了一种Y基稀土永磁体的制备方法，利用该方法得到的Y基稀土永磁体可以在兼顾良好的剩磁和最大磁能积的同时，提高矫顽力，实现高性能。
本发明采用在Y基稀土永磁体中晶界添加一定含量的Re-Cu-Ga纳米合金，Re为Nd或/和Pr，在烧结回火过程中使Nd或/和Pr元素偏聚在磁体主相晶粒表层，提高主相晶粒表层处Nd或/和Pr元素的浓度，以增强主相晶粒表层处的磁晶各向异性场，从而阻止反磁化过程中反转畴在主相晶粒表层的形成。本发明人发现，当纳米晶界合金粉质量占总质量的0.1～10wt.％时，能够在兼顾良好的剩磁和最大磁能积的同时，提高矫顽力，获得高性能的Y基稀土永磁体。
即，本发明的技术方案为：一种晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：将纳米晶界合金粉末与Y基合金粉末均匀混合，得到混合粉末，其中纳米晶界合金粉末质量占混合粉末总质量的0.1～10wt.％；然后，利用磁场压机，将混合粉在磁场下取向成型，随后冷等静压制成生坯；将生坯置于真空烧结炉中进行烧结处理，获得烧结磁体；
所述Y基合金粉末的组成为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等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等中的一种或几种元素；
α、β、γ、x、y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；
所述的纳米晶界合金粉末的组成为Re100-m-nCumGan，其中：Re为Nd或/和Pr；
m和n为Cu和Ga的原子百分含量，0＜m≤30，0≤n≤20。
作为优选，所述的Y基合金粉末的粒径为2μm～5μm。
作为优选，所述的纳米晶界合金粉末的粒径为30nm～85nm。
作为优选，所述的混合粉末在三维混料机中混合4～6h，使粉末充分均匀混合；
作为优选，所述的混合粉末中，纳米晶界合金粉质量占混合粉末总质量的0.5～6wt.％，进一步优选占5wt.％。
作为优选，在100～200MPa压力下冷等静压制成生坯；
作为优选，在1.5T磁场下取向成型；
作为优选，烧结处理过程包括：在真空度1.0～3.0×10-3Pa下850～1020℃烧结2～4h；随后在850～950℃下一级回火2～6h，在400～800℃二级回火2～6h，最终获得烧结磁体。
作为一种实现方式，所述的Y基合金粉末的制备方法包括如下步骤(1)、(2)、(3)：
(1)按照Y基稀土永磁体的组成将所需各原料配好，用速凝甩片真空感应熔炼炉在氩气保护下加热熔融为合金液，然后浇注到旋转铜辊上，获得Y基速凝合金薄片；
作为优选，所述的合金液在1300℃～1400℃浇注到旋转铜辊上；
作为优选，所述的旋转铜辊的转速为0.5m/s～1.5m/s；
作为优选，所述的Y基速凝合金薄片的厚度为0.1mm～0.5mm；
(2)利用氢破炉，在氢气压下吸氢，随后脱氢，将Y基速凝合金薄片破碎成200μm～1000μm的Y基合金颗粒；
作为优选，在0.2MPa～0.25MPa氢气压下吸氢；
作为优选，在580℃下脱氢；
(3)将Y基合金颗粒经过气流磨破碎成Y基合金粉末；
作为优选，气流磨工艺为：氮气压力0.5MPa～0.8MPa，分选轮转速60Hz～90Hz；
作为一种实现方式，所述的纳米晶界合金粉末的制备方法包括如下步骤(a)、(b)、(c)：
(a)按照如下晶界合金组成将所需各原料配好，用真空感应熔炼炉在氩气保护下加热熔炼，然后冷凝成合金铸锭；
作为优选，用真空感应熔炼炉在氩气保护下反复加热熔炼多次，以保证合金铸锭组织均匀；
(b)将合金铸锭粗破碎成合金颗粒；利用氢破炉，在氢气压下吸氢，随后脱氢，获得直径200μm～1000μm的晶界合金颗粒；
作为优选，合金颗粒直径为1mm～5mm；
作为优选，在0.2～0.25MPa氢气压下吸氢；
作为优选，在580～650℃下脱氢；
(c)将晶界合金颗粒高能球磨处理，获得纳米晶界合金粉末；
作为优选，高能球磨处理为：以球料比10:100置于球磨罐中，并用乙醇密封，在三维撞击球磨机中高能球磨6～10h，随后将球磨得到的乙醇合金悬浊液置于试管中在高速离心机中离心处理，将得到的沉淀物在手套箱中干燥。
与现有技术相比，本发明在烧结制备Y基稀土永磁体的过程中晶界添加
Re-Cu-Ga纳米合金，同时通过控制Re-Cu-Ga的添加量，实现了在基本保持剩磁和最大磁能积的同时，提高矫顽力的技术目的，从而获得了高性能的Y基稀土永磁体。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明，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：
(1)Y基磁体的组成为[Nd0.5(Ce0.35Y0.15)]30.5Al0.1Cu0.1Fe68.3B1(wt.％)，按照该组成将所需各合金原料配好，进行打磨，去除氧化物杂质；用速凝甩片真空感应熔炼炉在氩气保护下将合金原料加热熔融并精炼成熔融合金液；在1360℃时浇注到转速为1.0m/s的旋转铜辊上，获得厚度为0.1mm～0.3mm的Y基速凝合金薄片；
(2)利用氢破炉，在0.2MPa～0.25MPa氢气压下吸氢，随后在580℃下脱氢，将Y基速凝合金薄片破碎成200μm～1000μm的Y基合金颗粒；
(3)将步骤(2)得到的Y基合金颗粒进一步经过气流磨破碎成平均粒径2.2μm的Y基合金粉末，气流磨工艺为：氮气压力0.6MPa，分选轮转速85Hz；
(4)晶界合金的组成为Pr70Cu25Ga5(at.％)，按照该晶界合金组成将所需各原料配好，用真空感应熔炼炉在氩气保护下加热融化，直接冷凝成合金铸锭，并反复加热熔炼六次，以保证合金铸锭组织均匀；
(5)将合金铸锭表面的氧化皮打磨干净，粗破碎成直径1mm～5mm的合金颗粒；利用氢破炉，在0.2MPa～0.25MPa氢气压下吸氢，随后在600℃下脱氢，获得直径200μm～1000μm的晶界合金颗粒；
(6)将晶界合金颗粒以球料比10:100置于球磨罐中，并用乙醇密封，在三维撞击球磨机中以875次/min高能球磨8h；随后将球磨得到的乙醇合金悬浊液置于试管中在高速离心机中离心处理，将得到的沉淀物在手套箱中干燥，获得纳米晶界合金粉；
(7)将制备的纳米晶界合金粉按照0、5、10、15、20wt.％加入到步骤(3)得到的Y基合金粉末中，得到混合粉末，即，纳米晶界合金粉质量分别占混合粉末总质量的0、5、10、15、20％，在三维混料机中混合4h，使粉末充分均匀混合；
(8)利用磁场压机，将步骤7)中得到的混合粉末在1.5T磁场下取向成型，随后在150MPa压力下冷等静压制成生坯；
(9)将得到的生坯置于真空烧结炉中，在真空度1.0～3.0×10-3Pa下1000℃烧结2h；随后在900℃下一级回火2h，在700℃二级回火2h，最终获得烧结磁体。
实施例2：
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)同实施例1步骤(2)；
(3)同实施例1步骤(3)；
(4)晶界合金的组成为Pr70Cu20Ga10(at.％)，按照该晶界合金组成将所需各原料配好，用真空感应熔炼炉在氩气保护下加热融化，直接冷凝成合金铸锭，并反复加热熔炼六次，以保证合金铸锭组织均匀；
(5)将合金铸锭表面的氧化皮打磨干净，粗破碎成直径1mm～5mm的合金颗粒；利用氢破炉，在0.2MPa～0.25MPa氢气压下吸氢，随后在600℃下脱氢，获得直径200μm～1000μm的晶界合金颗粒；
(6)将晶界合金颗粒以球料比10:100置于球磨罐中，并用乙醇密封，在三维撞击球磨机中以875次/min高能球磨8h；随后将球磨得到的乙醇合金悬浊液置于试管中在高速离心机中离心处理，将得到的沉淀物在手套箱中干燥，获得纳米晶界合金粉；
(7)将制备的纳米晶界合金粉按照0、5、10、15、20wt.％加入到步骤(3)得到的Y基合金粉末中，得到混合粉末，即，纳米晶界合金粉质量分别占混合粉末总质量的0、5、10、15、20％，在三维混料机中混合4h，使粉末充分均匀混合；
(8)利用磁场压机，将步骤7)中得到的混合粉末在1.5T磁场下取向成型，随后在150MPa压力下冷等静压制成生坯；
(9)将得到的生坯置于真空烧结炉中，在真空度1.0～3.0×10-3Pa下1000℃烧结2h；随后在900℃下一级回火2h，在700℃二级回火2h，最终获得烧结磁体。
实施例3：
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)同实施例1步骤(2)；
(3)同实施例1步骤(3)；
(4)晶界合金的组成为Pr70Cu15Ga15(at.％)，按照该晶界合金组成将所需各原料配好，用真空感应熔炼炉在氩气保护下加热融化，直接冷凝成合金铸锭，并反复加热熔炼六次，以保证合金铸锭组织均匀；
(5)将合金铸锭表面的氧化皮打磨干净，粗破碎成直径1mm～5mm的合金颗粒；利用氢破炉，在0.2MPa～0.25MPa氢气压下吸氢，随后在600℃下脱氢，获得直径200μm～1000μm的晶界合金颗粒；
(6)将晶界合金颗粒以球料比10:100置于球磨罐中，并用乙醇密封，在三维撞击球磨机中以875次/min高能球磨8h；随后将球磨得到的乙醇合金悬浊液置于试管中在高速离心机中离心处理，将得到的沉淀物在手套箱中干燥，获得纳米晶界合金粉；
(7)将制备的纳米晶界合金粉按照0、5、10、15、20wt.％加入到步骤(3)得到的Y基合金粉末中，得到混合粉末，即，纳米晶界合金粉质量分别占混合粉末总质量的0、5、10、15、20％，在三维混料机中混合4h，使粉末充分均匀混合；
(8)利用磁场压机，将步骤7)中得到的混合粉末在1.5T磁场下取向成型，随后在150MPa压力下冷等静压制成生坯；
(9)将得到的生坯置于真空烧结炉中，在真空度1.0～3.0×10-3Pa下1000℃烧结2h；随后在900℃下一级回火2h，在700℃二级回火2h，最终获得烧结磁体。
实施例4：
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)同实施例1步骤(2)；
(3)同实施例1步骤(3)；
(4)晶界合金的组成为Pr70Cu10Ga20(at.％)，按照该晶界合金组成将的晶界合金将所需各原料配好，用真空感应熔炼炉在氩气保护下加热融化，直接冷凝成合金铸锭，并反复加热熔炼六次，以保证合金铸锭组织均匀；
(5)将合金铸锭表面的氧化皮打磨干净，粗破碎成直径1mm～5mm的合金颗粒；利用氢破炉，在0.2MPa～0.25MPa氢气压下吸氢，随后在600℃下脱氢，获得直径200μm～1000μm的晶界合金颗粒；
(6)将晶界合金颗粒以球料比10:100置于球磨罐中，并用乙醇密封，在三维撞击球磨机中以875次/min高能球磨8h；随后将球磨得到的乙醇合金悬浊液置于试管中在高速离心机中离心处理，将得到的沉淀物在手套箱中干燥，获得纳米晶界合金粉；
(7)将制备的纳米晶界合金粉按照0、5、10、15、20wt.％加入到步骤(3)得到的Y基合金粉末中，得到混合粉末，即，纳米晶界合金粉质量分别占混合粉末总质量的0、5、10、15、20％，在三维混料机中混合4h，使粉末充分均匀混合；
(8)利用磁场压机，将步骤7)中得到的混合粉末在1.5T磁场下取向成型，随后在150MPa压力下冷等静压制成生坯；
(9)将得到的生坯置于真空烧结炉中，在真空度1.0～3.0×10-3Pa下1000℃烧结2h；随后在900℃下一级回火2h，在700℃二级回火2h，最终获得烧结磁体。
实现了在兼顾良好的剩磁和最大磁能积的同时，提高矫顽力的技术目的，从而获得了高性能的Y基稀土永磁体。
上述实施例1-4中制得的烧结磁体的磁性能对照表如下表1所示。从表1中可以看出，当在烧结制备Y基稀土永磁体的过程中晶界添加PrCuGa纳米合金，由于Pr元素在烧结回火过程中聚集在磁体主相晶粒表层，提高了主相晶粒表层处Pr元素的浓度，增强了主相晶粒表层处的磁晶各向异性场，同时通过控制Pr-Cu-Ga的添加量，使其质量小于或者等于混合粉末总质量的10wt.％，尤其是使其质量小于或者等于总质量的5wt.％时，能够在基本保持剩磁和最大磁能积的条件下，提高矫顽力，获得高性能的Y基稀土永磁体。
表1各实施例和对比例的磁性能对照表
虽然介绍和描述了本发明的具体实施方式，但是本发明并不局限于此，而是还可以处于所附权利要求中定义的技术方案的范围内的其他方式来具体实施。
Claims (10)
1.一种晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：将纳米晶界合金粉末与Y基合金粉末均匀混合，得到混合粉末，其中纳米晶界合金粉质量占混合粉末总质量的0.1～10wt.％；然后，利用磁场压机，将混合粉末在磁场下取向成型，随后冷等静压制成生坯；将生坯置于真空烧结炉中进行烧结处理，获得烧结磁体；
所述Y基合金粉末的组成为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、y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；
所述的纳米晶界合金粉末的组成为Re100-m-nCumGan，其中：Re为Nd或/和Pr；m和n为Cu和Ga的原子百分含量，0＜m≤30，0≤n≤20。
2.如权利要求1所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：所述的Y基合金粉末的粒径为2μm～5μm。
3.如权利要求1所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：所述的纳米晶界合金粉末的粒径为30nm～85nm。
4.如权利要求1所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：所述的混合粉末中，纳米晶界合金粉末质量占混合粉末总质量的0.5～6wt.％，进一步优选占5wt.％。
5.如权利要求1所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：在100～200MPa压力下冷等静压制成生坯；
作为优选，在1.5T磁场下取向成型；
作为优选，烧结处理过程包括：在真空度1.0～3.0×10-3Pa下850～1020℃烧结2～4h；随后在850～950℃下一级回火2～6h，在400～800℃二级回火2～6h，最终获得烧结磁体。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：所述的Y基合粉末的制备方法包括如下步骤(1)、(2)、(3)：
(1)按照Y基稀土永磁体的组成将所需各原料配好，用速凝甩片真空感应熔炼炉在氩气保护下加热熔融为合金液，然后浇注到旋转铜辊上，获得Y基速凝合金薄片；
(2)利用氢破炉，在氢气压下吸氢，随后脱氢，将Y基速凝合金薄片破碎成200μm～1000μm的Y基合金颗粒；
(3)将Y基合金颗粒经过气流磨破碎成Y基合金粉末。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：所述的纳米晶界合金粉末的制备方法包括如下步骤(a)、(b)、(c)：
(a)按照晶界合金组成将所需各原料配好，用真空感应熔炼炉在氩气保护下加热熔炼，然后冷凝成合金铸锭；
(b)将合金铸锭粗破碎为合金颗粒，然后利用氢破炉，在氢气压下吸氢，随后脱氢，获得直径200μm～1000μm的晶界合金颗粒；
(c)将晶界合金颗粒高能球磨处理，获得纳米晶界合金粉末。
8.如权利要求6所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：所述的步骤(1)中，合金液在1300℃～1400℃浇注到旋转铜辊上；
作为优选，所述的步骤(1)中，旋转铜辊的转速为0.5m/s～1.5m/s；
作为优选，所述的步骤(1)中，Y基速凝合金薄片的厚度为0.1mm～0.5mm。
9.如权利要求6所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征是：所述的步骤(2)中，在0.2MPa～0.25MPa氢气压下吸氢；
作为优选，所述的步骤(2)中，在580℃下脱氢。
10.根据权利要求7所述的晶界改性制备高性能Y基稀土永磁体的方法，其特征在于，所述的步骤(c)中，高能球磨处理为：以球料比10:100置于球磨罐中，并用乙醇密封，在三维撞击球磨机中高能球磨6～10h，随后将球磨得到的乙醇合金悬浊液置于试管中在高速离心机中离心处理，将得到的沉淀物在手套箱中干燥。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710330861.XA CN107134360A (zh) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | 一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710330861.XA CN107134360A (zh) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | 一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107134360A true CN107134360A (zh) | 2017-09-05 |
Family
ID=59732185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710330861.XA Pending CN107134360A (zh) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | 一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107134360A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108347871A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-31 | 宁波大学 | 一种超微胶囊材料及其制备方法与应用 |
| CN108339981A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-07-31 | 湖南大学 | 增材制造过程中相邻沉积层横截面的识别方法 |
| CN108831652A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-16 | 江苏博瑞通磁业有限公司 | 一种百叶窗用烧结钕铁硼永磁材料及其制备方法 |
| CN113205955A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 太原科技大学 | 一种高性能烧结钐钴磁体的制备方法 |
| CN113593873A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-02 | 京磁材料科技股份有限公司 | 一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法 |
| CN114210976A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-03-22 | 江西森阳科技股份有限公司 | 一种烧结钕铁硼双合金结合晶界扩散的方法 |
| CN115036127A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-09-09 | 赣州鑫舟永磁材料有限公司 | 一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101110289A (zh) * | 2005-07-22 | 2008-01-23 | 信越化学工业株式会社 | 稀土永磁体及其制备方法以及永磁体旋转机器 |
| CN102918611A (zh) * | 2010-05-20 | 2013-02-06 | 独立行政法人物质·材料研究机构 | 稀土类永磁体的制造方法和稀土类永磁体 |
| CN103794322A (zh) * | 2014-01-18 | 2014-05-14 | 浙江大学 | 一种超高矫顽力烧结钕铁硼磁体及其制备方法 |
| CN103985533A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-08-13 | 安泰科技股份有限公司 | 共晶合金氢化物掺杂提高烧结钕铁硼磁体矫顽力的方法 |
| CN104882266A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-02 | 北京科技大学 | 晶界扩渗轻稀土-铜合金制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法 |
| CN105702403A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-22 | 浙江东阳东磁稀土有限公司 | 一种烧结钕铁硼磁体及制备方法 |
| CN105938747A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-09-14 | 中国计量大学 | 一种高矫顽力高性能纳米复合永磁体及其制备方法 |
| CN106252009A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-21 | 浙江大学 | 一种基于稀土氢化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁体及其制备方法 |
-
2017
- 2017-05-11 CN CN201710330861.XA patent/CN107134360A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101110289A (zh) * | 2005-07-22 | 2008-01-23 | 信越化学工业株式会社 | 稀土永磁体及其制备方法以及永磁体旋转机器 |
| CN102918611A (zh) * | 2010-05-20 | 2013-02-06 | 独立行政法人物质·材料研究机构 | 稀土类永磁体的制造方法和稀土类永磁体 |
| CN103794322A (zh) * | 2014-01-18 | 2014-05-14 | 浙江大学 | 一种超高矫顽力烧结钕铁硼磁体及其制备方法 |
| CN103985533A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-08-13 | 安泰科技股份有限公司 | 共晶合金氢化物掺杂提高烧结钕铁硼磁体矫顽力的方法 |
| CN104882266A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-02 | 北京科技大学 | 晶界扩渗轻稀土-铜合金制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法 |
| CN105702403A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-22 | 浙江东阳东磁稀土有限公司 | 一种烧结钕铁硼磁体及制备方法 |
| CN105938747A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-09-14 | 中国计量大学 | 一种高矫顽力高性能纳米复合永磁体及其制备方法 |
| CN106252009A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-21 | 浙江大学 | 一种基于稀土氢化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁体及其制备方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108347871A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-31 | 宁波大学 | 一种超微胶囊材料及其制备方法与应用 |
| CN108339981A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-07-31 | 湖南大学 | 增材制造过程中相邻沉积层横截面的识别方法 |
| CN108831652A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-16 | 江苏博瑞通磁业有限公司 | 一种百叶窗用烧结钕铁硼永磁材料及其制备方法 |
| CN113205955A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 太原科技大学 | 一种高性能烧结钐钴磁体的制备方法 |
| CN113205955B (zh) * | 2021-04-30 | 2022-07-19 | 太原科技大学 | 一种高性能烧结钐钴磁体的制备方法 |
| CN113593873A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-02 | 京磁材料科技股份有限公司 | 一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法 |
| CN114210976A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-03-22 | 江西森阳科技股份有限公司 | 一种烧结钕铁硼双合金结合晶界扩散的方法 |
| CN115036127A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-09-09 | 赣州鑫舟永磁材料有限公司 | 一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107134360A (zh) | 一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 | |
| CN108922710B (zh) | 一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法 | |
| US10381140B2 (en) | Preparation of rare earth permanent magnet material | |
| US9427804B2 (en) | Method for producing a high-performance neodymium—iron—boron rare earth permanent magnetic material | |
| CN104700973B (zh) | 一种由白云鄂博共伴生原矿混合稀土制成的稀土永磁体及其制备方法 | |
| CN111210963B (zh) | 高性能钇铈基稀土永磁体及制备方法 | |
| CN109585113A (zh) | 一种烧结钕铁硼磁体的制备方法 | |
| WO2014101247A1 (zh) | 一种制备烧结钕铁硼磁体的方法 | |
| WO2012048654A1 (zh) | 高耐蚀性烧结钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| CN108154986B (zh) | 一种含y高丰度稀土永磁体及其制备方法 | |
| CN106158206A (zh) | 一种钕铁硼粉末的制备方法 | |
| CN107564651B (zh) | 一种高剩磁材料及其制备方法 | |
| CN108231312A (zh) | 一种基于混合稀土制备的永磁合金及其制备方法 | |
| CN107958760B (zh) | 一种稀土永磁材料及其制备方法 | |
| CN107689279A (zh) | 一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法 | |
| CN108133796A (zh) | 一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法 | |
| CN107799256A (zh) | 一种永磁复合材料及制备方法 | |
| CN102982935B (zh) | 一种无重稀土永磁材料及其热压制备方法 | |
| CN106298134A (zh) | 一种双主相烧结永磁材料及制备方法和应用 | |
| CN109585109A (zh) | 一种混合稀土永磁体及其制备方法 | |
| CN112652433A (zh) | 一种各向异性复合磁体及其制备方法 | |
| CN107146671A (zh) | 一种提高y基烧结磁体磁性能的方法 | |
| CN111210962A (zh) | 一种含SmFeN或SmFeC的烧结钕铁硼及其制备方法 | |
| CN113871120B (zh) | 一种混合稀土永磁材料及其制备方法 | |
| CN109754970B (zh) | 一种稀土磁体及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |