CN110853855A - 一种r-t-b系永磁材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种R‑T‑B系永磁材料及其制备方法和应用。该R‑T‑B系永磁材料，其包括下述组分：R’：29.5‑33.0wt.％，所述R’包括R和Pr、Nd；其中：所述R为除Pr、Nd外的稀土元素，所述Pr的含量≥8.85wt.％，所述Nd和所述R’的质量比＜0.5；N：＞0.05wt.％、且≤4.1wt.％，所述N为Ti、Zr或Nb；B：0.90‑1.2wt.％；Fe：62.0‑68.0wt.％。本发明采用高Pr的含量的配方制得了矫顽力高、温度系数稳定的烧结永磁体产品，采用本申请的配方能够最大化的发挥出Pr的优势，有效地降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种R-T-B系永磁材料及其制备方法和应用。
背景技术
自1979年由苏联科学家发现Nd2Fe14B以来，美国和日本的研究者率先对该物相的性能进行研究，目前由PrNd组成的物相(Pr、Nd的质量比为20:80或者25:75)已经应用于商业中进行烧结永磁体的生产，由于其具有高磁能积和高剩磁等优势，目前已在电机、电声器件、计算机硬盘驱动器(HDD)、军工设备、人体核磁共振成像仪(MRI)、微波通讯技术、控制器、仪表等方面受到了广泛应用。
随着科学技术的进步，目前对Nd-Fe-B的性能提出了更高的要求，许多研究者通过加入大量的重稀土Dy或Tb来实现钕铁硼材料性能的提升，但过多的采用重稀土会使得材料成本急剧增加，同时重稀土资源相对较少。
因此，如何利用资源丰富的元素制得具有高矫顽力、高剩磁、稳定的温度系数的钕铁硼材料为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中烧结钕铁硼磁铁性能提升过度依赖于重稀土元素的缺陷，而提供了一种R-T-B系永磁材料及其制备方法和应用。本发明通过提高Pr的含量制得了矫顽力高、温度系数稳定的烧结永磁体产品。本发明所采用的PrNd为伴生稀土，含量较为丰富，采用本申请的配方能够最大化的发挥出Pr的优势，有效地降低了生产成本。
发明人在研发过程中发现，Pr所形成的物相易导致R-T-B系永磁材料的温度系数恶化，发明人付出创造性劳动后发现，在提高Pr含量的同时添加Ti、Zr或Nb等金属，能够有效解决高Pr所带来的温度系数恶化的问题。
本发明提供了一种R-T-B系永磁材料，以质量百分比计，其包括下述组分：
R’：29.5-33.0wt.％，所述R’包括R和Pr、Nd；其中：所述R为除Pr、Nd外的稀土元素，所述Pr的含量≥8.85wt.％，所述Nd和所述R’的质量比＜0.5；
N：＞0.05wt.％、且≤4.1wt.％，所述N为Ti、Zr或Nb；
B：0.90-1.2wt.％；
Fe：62.0-68.0wt.％。
本发明中，所述R’的含量优选为30-33wt.％，例如30.63-32.52wt.％，再例如30.63wt.％、30.72wt.％、30.74wt.％、30.75wt.％、30.76wt.％、30.77wt.％、30.78wt.％、30.8wt.％、30.81wt.％、30.82wt.％、30.83wt.％、30.84wt.％、30.9wt.％、30.91wt.％、30.93wt.％、30.94wt.％、30.97wt.％、30.98wt.％、30.99wt.％、31wt.％、31.02wt.％、31.03wt.％、31.05wt.％、31.14wt.％、31.4wt.％、31.41wt.％、31.44wt.％、31.46wt.％、31.54wt.％、31.55wt.％、31.56wt.％、31.94wt.％、32.03wt.％或32.52wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中，所述Pr的含量优选为≥17.00wt.％，更优选为17.00-20.00wt.％，例如17.08wt.％、17.11wt.％、17.12wt.％、17.13wt.％、17.14wt.％、17.16wt.％、17.18wt.％、17.19wt.％、18.13wt.％、18.14wt.％、18.15wt.％、18.16wt.％、18.17wt.％、18.19wt.％、19.09wt.％、19.12wt.％、19.13wt.％、19.14wt.％、19.15wt.％、19.16wt.％或19.17wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中，所述Nd的含量优选为11-15wt.％，例如11.32-14.35wt.％，再例如11.32wt.％、11.35wt.％、11.36wt.％、11.37wt.％、11.39wt.％、11.61wt.％、11.62wt.％、11.63wt.％、11.64wt.％、11.65wt.％、11.84wt.％、11.85wt.％、11.87wt.％、12.29wt.％、12.32wt.％、12.36wt.％、12.37wt.％、12.39wt.％、12.58wt.％、12.62wt.％、12.63wt.％、12.65wt.％、12.66wt.％、12.72wt.％、12.82wt.％、12.83wt.％、12.84wt.％、12.85wt.％、13.32wt.％、13.59wt.％、13.64wt.％、13.65wt.％、13.67wt.％、13.68wt.％、13.78wt.％、13.79wt.％、13.83wt.％、13.84wt.％、13.89wt.％或14.35wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中，所述Nd和所述R’的质量比优选为≥0.3且＜0.5，例如0.36-0.45，再例如0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.44或0.45。
本发明中，所述R’中还可包括R，所述R为除Pr、Nd外的稀土元素。
其中，所述R的种类优选为Y和/或Ce。
其中，所述R的含量优选为0-1wt.％，例如0.25wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
本发明中，所述R’中还可包括重稀土元素RH。
其中，所述RH的种类可为Dy和/或Tb。
其中，所述RH的含量可为本领域常规的含量，优选为1.0-2.5wt.％，例如1.12wt.％、1.18wt.％、1.53wt.％、1.58wt.％、1.9wt.％、2.02wt.％或2.43wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
其中，所述RH和所述R的质量比优选为＜0.253，例如0.04-0.08，再例如0.04、0.05、0.06或0.08。
当所述RH中含有Tb时，所述Tb的含量优选为0.5-2wt.％，例如1.9wt.％、1.12wt.％、1.18wt.％或1.58wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
当所述RH中含有Dy时，所述Dy的含量优选为1.5-2.5wt.％，例如1.53wt.％、2.43wt.％或2.02wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
本发明中，所述N的含量优选为0.1-4.01wt.％，例如0.13wt.％、0.24wt.％、0.26wt.％、0.28wt.％、0.29wt.％、0.3wt.％、0.31wt.％、0.32wt.％、0.34wt.％、0.35wt.％、0.39wt.％、0.4wt.％、0.42wt.％、0.44wt.％、0.48wt.％、0.5wt.％，0.6wt.％、0.99wt.％、1.01wt.％、1.49wt.％、1.51wt.％、1.99wt.％、2.01wt.％、2.98wt.％、2.99wt.％或4.01wt.％，更优选为0.1-0.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述N为Zr时，所述Zr的含量优选为0.20-4.01wt.％，例如0.24wt.％、0.28wt.％、0.30wt.％、0.31wt.％、0.32wt.％、0.42wt.％、0.99wt.％、1.49wt.％、1.99wt.％、2.99wt.％或4.01wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述N为Ti时，所述Ti的含量优选为≥0.25wt.％，更优选为0.25-4.01wt.％，进一步优选为0.25-0.50wt.％，例如0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％、0.32wt.％、0.34wt.％、0.35wt.％、0.39wt.％、0.4wt.％、0.42wt.％、0.44wt.％、0.48wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％、1.01wt.％、1.51wt.％、2.01wt.％、2.98wt.％或4.01wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述N为Nb时，所述Nb的含量优选为≥0.1wt.％，更优选为0.1-0.35wt.％，例如0.13wt.％、0.26wt.％、0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％或0.32wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中，所述B的含量优选为0.9-1.0wt.％，例如0.91wt.％、0.98wt.％或0.99wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中，所述Fe的含量优选为62.3-68.0wt.％，例如62.34wt.％、62.87wt.％、62.98wt.％、63.01wt.％、63.49wt.％、63.67wt.％、63.71wt.％、63.78wt.％、63.98wt.％、64.00wt.％、64.15wt.％、64.21wt.％、64.78wt.％、65.02wt.％、65.24wt.％、65.27wt.％、66.03wt.％、66.18wt.％、66.20wt.％、66.52wt.％、66.55wt.％、66.57wt.％、66.74wt.％、66.82wt.％、66.92wt.％、66.93wt.％、67.01wt.％、67.02wt.％、67.04wt.％、67.15wt.％、67.19wt.％、67.23wt.％、67.24wt.％、67.27wt.％、67.29wt.％、67.31wt.％、67.32wt.％、67.35wt.％、67.37wt.％、67.40wt.％、67.42wt.％、67.43wt.％、67.47wt.％、67.48wt.％、67.53wt.％、67.54wt.％、67.56wt.％、67.62wt.％、67.70wt.％、67.71wt.％、67.75wt.％、67.81wt.％、67.84wt.％、67.94wt.％、67.95wt.％或67.98wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中还可包括Cu、Al、Ga和Co中的一种或多种。
其中，所述Cu的含量可为本领域常规的含量，优选为≥0.30wt.％，更优选为0.30-0.55wt.％，例如0.33wt.％、0.34wt.％、0.37wt.％、0.38wt.％、0.39wt.％、0.4wt.％、0.41wt.％、0.42wt.％、0.44wt.％、0.45wt.％、0.49wt.％、0.51wt.％或0.52wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
其中，所述Al的含量可为本领域常规的含量，优选为0-0.8wt.％、但不为0，更优选为0.041-0.70wt.％，例如0.041wt.％、0.043wt.％、0.1wt.％、0.2wt.％、0.31wt.％、0.32wt.％、0.38wt.％、0.41wt.％、0.48wt.％、0.49wt.％、0.50wt.％、0.58wt.％、0.59wt.％、0.60wt.％、0.61wt.％、0.62wt.％、0.69wt.％或0.70wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
其中，所述Ga的含量可为本领域常规的含量，优选为0.0-0.85wt.％、但不为0，更优选为021-0.81wt.％，例如0.21wt.％、0.23wt.％、0.38wt.％、0.39wt.％、0.40wt.％、0.41wt.％、0.42wt.％、0.43wt.％、0.58wt.％、0.59wt.％或0.81wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
其中，所述Co的含量可为本领域常规的含量，优选为0.0-3.0wt.％、但不为0，更优选为0.4-3.0wt.％，例如0.49wt.％、0.51wt.％、0.95wt.％、1.1wt.％、2.35wt.％、2.4wt.％、2.42wt.％、2.45wt.％、2.51wt.％或2.53wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中还可包括常规添加元素M，例如Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta和W中的一种或多种。
其中，所述M的种类优选为Cr。
其中，所述M的含量优选为0-0.15wt.％、但不为0，例如0.05wt.％或0.12wt.％。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.1-4.01wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.30-0.41wt.％，例如Zr 0.32wt.％、Cu 0.33wt.％，Zr 0.31wt.％、Cu 0.41wt.％，或者，Zr 0.28wt.％、Cu 0.39wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.30-0.60wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.51wt.％。所述Ti的含量优选为0.31wt.％、0.32wt.％、0.34wt.％、0.4wt.％、0.42wt.％、0.44wt.％、0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Cu的含量优选为0.34wt.％、0.38wt.％、0.4wt.％、0.41wt.％、0.44wt.％、0.45wt.％或0.51wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.40-0.55wt.％。所述Nb的含量优选为0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％或0.32wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Cu的含量优选为0.37wt.％、0.38wt.％、0.41wt.％、0.42wt.％、0.49wt.％或0.52wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.40-0.70wt.％。所述Zr的含量优选为0.28wt.％、0.31wt.％或0.32wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Al的含量优选为0.49wt.％、0.5wt.％、0.59wt.％或0.62wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.25-0.60wt.％，所述Al的含量优选为0.041-0.7wt.％。所述Ti的含量优选为0.28wt.％、0.31wt.％、0.32wt.％、0.34wt.％、0.35wt.％、0.39wt.％、0.42wt.％、0.44wt.％、0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Al的含量优选为0.041wt.％、0.043wt.％、0.1wt.％、0.2wt.％、0.31wt.％、0.32wt.％、0.38wt.％、0.41wt.％、0.48wt.％、0.6wt.％或0.62wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.60-0.80wt.％。所述Nb的含量优选为0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％或0.32wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Al的含量优选为0.58wt.％、0.59wt.％、0.61wt.％、0.62wt.％、0.69wt.％或0.7wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Ga：0-0.81wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.20-0.45wt.％。所述Zr的含量优选为0.28wt.％、0.31wt.％或0.32wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Ga的含量优选为0.21wt.％、0.41wt.％或0.42wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.25-0.50wt.％，所述Ga的含量优选为0.2-0.81wt.％。所述Ti的含量优选为0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％、0.34wt.％或0.42wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Ga的含量优选为0.23wt.％、0.39wt.％、0.41wt.％、0.58wt.％或0.81wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.30-0.60wt.％。所述Nb的含量优选为0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％或0.32wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。所述Ga的含量优选为0.38wt.％、0.4wt.％、0.41wt.％、0.42wt.％、0.43wt.％、0.58wt.％或0.59wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述N的含量优选为0.28-0.6wt.％，例如0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％、0.32wt.％、0.34wt.％、0.42wt.％、0.44wt.％、0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述Cu的含量优选为0.33-0.52wt.％，例如0.33wt.％、0.34wt.％、0.37wt.％、0.38wt.％、0.39wt.％、0.4wt.％、0.41wt.％、0.42wt.％、0.45wt.％、0.51wt.％或0.52wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述Al的含量优选为0.043-0.69wt.％，例如0.043wt.％、0.1wt.％、0.2wt.％、0.32wt.％、0.41wt.％、0.48wt.％、0.49wt.％、0.58wt.％、0.59wt.％、0.61wt.％、0.62wt.％或0.69wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述N的含量优选为0.28-0.6wt.％，例如0.28wt.％、0.29wt.％、0.31wt.％或0.32wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述Cu的含量优选为0.33-0.52wt.％，例如0.33wt.％、0.37wt.％、0.38wt.％、0.39wt.％、0.41wt.％、0.42wt.％或0.52wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述Al的含量优选为0.49-0.69wt.％，例如0.49wt.％、0.58wt.％、0.59wt.％、0.61wt.％、0.62wt.％或0.69wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述Ga的含量优选为0.20-0.69wt.％，例如0.21wt.％、0.38wt.％、0.39wt.％、0.4wt.％、0.41wt.％、0.42wt.％、0.43wt.％或0.59wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中，所述Co的含量优选为0.5-2.6wt.％，例如0.51wt.％、1.1wt.％、2.35wt.％、2.4wt.％、2.42wt.％、2.45wt.％、2.51wt.％或2.53wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cr：0-0.15wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，RH：1.0-2.5wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明还提供了一种R-T-B系永磁材料的原料组合物，以质量百分比计，其包括下述组分：
R’：29.5-32.0wt.％，所述R’包括R和Pr、Nd；其中：所述R为除Pr、Nd外的稀土元素，所述Pr的含量≥8.85wt.％，所述Nd和所述R’的质量比＜0.5；
N：＞0.05wt.％、且≤4.0wt.％，所述N为Ti、Zr或Nb；
B：0.90-1.2wt.％；
Fe：62.0-68.0wt.％。
本发明中，所述R’的含量优选为30.0-32.0wt.％，更优选为30.7-32.0wt.％，例如30.7wt.％、30.8wt.％、31.0wt.％、31.5wt.％或32.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述Pr的含量优选为≥17.15wt.％，更优选为17.15-19.15wt.％，例如17.15wt.％、18.15wt.％或19.15wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述Nd的含量优选为11.00-15.00wt.％，更优选为11.35-14.35wt.％，例如11.35wt.％、11.65wt.％、11.85wt.％、12.35wt.％、12.65wt.％、12.85wt.％、13.35wt.％、13.65wt.％、13.85wt.％或14.35wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述Nd和所述R’的质量比优选为≥0.3且＜0.5，优选为0.35-0.46，例如0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45或0.46。
本发明中，所述R’中还可包括R，所述R为除Pr、Nd外的稀土元素。
其中，所述R的种类优选为Y和/或Ce。
其中，所述R的含量优选为0-1wt.％，例如0.3wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述R’中还可包括重稀土元素RH。
其中，所述RH的种类可为Dy和/或Tb。
其中，所述RH的含量可为本领域常规的含量，优选为1.0-2.5wt.％，例如1.2wt.％、1.5wt.％、2.0wt.％或2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述RH和所述R’的质量比优选为＜0.253，例如0.04-0.08，再例如0.04、0.05、0.06或0.08。
当所述RH中含有Tb时，所述Tb的含量优选为0.5-2wt.％，例如1.2wt.％或2.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述RH中含有Dy时，所述Dy的含量优选为1.5-2.5wt.％，例如1.5wt.％或2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述N的含量优选为0.15-4wt.％，例如0.15wt.％、0.25wt.％、0.3wt.％、0.35wt.％、0.4wt.％、0.45wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％、1.0wt.％、1.5wt.％、2.0wt.％、3.0wt.％或4.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述N为Zr时，所述Zr的含量优选为0.25-4.0wt.％，例如0.25wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、1.0wt.％、1.5wt.％、2.0wt.％、3.0wt.％或4.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述N为Ti时，所述Ti的含量优选为≥0.3wt.％，例如0.30wt.％、0.35wt.％、0.40wt.％、0.45wt.％、0.50wt.％、0.60wt.％、1.0wt.％、1.5wt.％、2.0wt.％、3.0wt.％或4.0wt.％，更优选为0.30-0.50wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述N为Nb时，所述Nb的含量优选为0.15-0.30wt.％，例如0.15wt.％、0.25wt.％或0.30wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述B的含量优选为≥0.985wt.％，例如0.985wt.％或0.99wt.％。
本发明中，所述Fe的含量优选为62.81-67.92wt.％，例如62.81wt.％、62.92wt.％、63.31wt.％、63.70wt.％、63.77wt.％、63.81wt.％、64.02wt.％、64.11wt.％、64.22wt.％、64.72wt.％、65.02wt.％、65.22wt.％、wt.％、65.52wt.％、66.02wt.％、66.18wt.％、66.22wt.％、66.52wt.％、66.62wt.％、66.72wt.％、66.77wt.％、66.92wt.％、66.97wt.％、67.02wt.％、67.17wt.％、67.22wt.％、67.24wt.％、67.27wt.％、67.32wt.％、67.37wt.％、67.38wt.％、67.42wt.％、67.52wt.％、67.53wt.％、67.57wt.％、67.62wt.％、67.67wt.％、67.72wt.％、67.80wt.％、67.82wt.％、67.85wt.％、67.87wt.％或67.92wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中还可包括Al、Cu、Ga和Co中的一种或多种。
其中，所述Cu的含量可为本领域常规的含量，优选为≥0.34wt.％，更优选为0.34-0.5wt.％，例如0.34wt.％、0.38wt.％、0.40wt.％、0.45wt.％或0.50wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Al的含量可为本领域常规的含量，优选为0.042-0.7wt.％，例如0.042wt.％、0.1wt.％、0.2wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％或0.7wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Ga的含量可为本领域常规的含量，优选为0.0-0.8wt.％、但不为0，更优选为0.2-0.8wt.％，例如0.2wt.％、0.25wt.％、0.4wt.％、0.6wt.％或0.8wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Co的含量可为本领域常规的含量，优选为0.0-3.0wt.％、但不为0，更优选为0.5-2.5wt.％，例如0.5wt.％、1.0wt.％或2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中还可包括常规添加元素M，例如Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta和W中的一种或多种。
其中，所述M的种类优选为Cr。
其中，所述M的含量优选为0-0.15wt.％、但不为0，例如0.05wt.％或0.12wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.3-0.6wt.％，Cu：0.34-0.55wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.40wt.％，例如Zr 0.30wt.％、Cu 0.34wt.％，或者，Zr 0.30wt.％、Cu 0.40wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.30-0.60wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.5wt.％。所述Ti的含量优选为0.3wt.％、0.35wt.％、0.4wt.％、0.45wt.％、0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。所述Cu的含量优选为0.34wt.％、0.38wt.％、0.4wt.％、0.45wt.％或0.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.4-0.5wt.％。所述Nb的含量优选为0.30wt.％，所述Cu的含量优选为0.4wt.％或0.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.5-0.6wt.％。所述Zr的含量优选为0.3wt.％，所述Al的含量优选为0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.30-0.60wt.％，所述Al的含量优选为0.042-0.6wt.％。所述Ti的含量优选为0.3wt.％、0.35wt.％、0.4wt.％、0.45wt.％、0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。所述Al的含量优选为0.042wt.％、0.1wt.％、0.2wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.60-0.70wt.％。所述Nb的含量优选为0.30wt.％，所述Al的含量优选为0.6wt.％或0.7wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.3-0.4wt.％，Ga：0.2-0.8wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.2-0.4wt.％。所述Zr的含量优选为0.3wt.％，所述Ga的含量优选为0.2wt.％或0.4wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.3-0.4wt.％，所述Ga的含量优选为0.25-0.8wt.％。所述Ti的含量优选为0.3wt.％、0.35wt.％或0.4wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。所述Ga的含量优选为0.25wt.％、0.4wt.％、0.6wt.％或0.8wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.40-0.60wt.％。所述Nb的含量优选为0.3wt.％，所述Ga的含量优选为0.4wt.％、或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Cu：0.30-0.5wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述N的含量优选为0.25-0.3wt.％，例如0.3wt.％、0.35wt.％、0.4wt.％、0.45wt.％、0.5wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Cu的含量优选为0.34-0.52wt.％，例如0.34wt.％、0.38wt.％、0.4wt.％、0.45wt.％或0.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Al的含量优选为0.042-0.7wt.％，例如0.042wt.％、0.1wt.％、0.2wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％或0.7wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.3-0.5wt.％，Al：0.5-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述N的含量优选为0.25-0.3wt.％，例如0.3wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Cu的含量优选为0.34-0.5wt.％，例如0.34wt.％、0.4wt.％或0.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Al的含量优选为0.5-0.7wt.％，例如0.5wt.％、0.6wt.％或0.7wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Ga的含量优选为0.2-0.6wt.％，例如0.2wt.％、0.4wt.％或0.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中，所述Co的含量优选为0.5-2.5wt.％，例如0.5wt.％、1.0wt.％或2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.3-0.5wt.％，Al：0.5-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，Cr：0-0.15wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，RH：1.0-2.5wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明还提供了一种R-T-B系永磁材料的制备方法，其包括下述步骤：将所述R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液经铸造、氢破、成形、烧结和时效处理，即可。
其中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液可按本领域常规方法制得，例如：在高频真空感应熔炼炉中熔炼，即可。所述熔炼炉的真空度可为5×10-2Pa。所述熔炼的温度可为1500℃以下。
其中，所述铸造的工艺可为本领域常规的铸造工艺，例如：在Ar气气氛中(例如5.5×104Pa的Ar气气氛下)，以102℃/秒-104℃/秒的速度冷却，即可。
其中，所述氢破的工艺可为本领域常规的氢破工艺，例如经吸氢、脱氢、冷却处理，即可。
所述吸氢可在氢气压力0.15MPa的条件下进行。
所述脱氢可在边抽真空边升温的条件下进行。
其中，所述氢破后还可按本领域常规手段进行粉碎。所述粉碎的工艺可为本领域常规的粉碎工艺，例如气流磨粉碎。
所述气流磨粉碎可在氧化气体含量150ppm以下的氮气气氛下进行。所述氧化气体指的是氧气或水分含量。
所述气流磨粉碎的粉碎室压力可为0.38MPa。
所述气流磨粉碎的时间可为3小时。
所述粉碎后，可按本领域常规手段在粉体中添加润滑剂，例如硬脂酸锌。所述润滑剂的添加量可为混合后粉末重量的0.10-0.15％，例如0.12％。
其中，所述成形的工艺可为本领域常规的成形工艺，例如磁场成形法或热压热变形法。
其中，所述烧结的工艺可为本领域常规的烧结工艺，例如，在真空条件下(例如在5×10-3Pa的真空下)，经预热、烧结、冷却，即可。
所述预热的温度可为300-600℃。所述预热的时间可为1-2h。优选地，所述预热为在300℃和600℃的温度下各预热1h。
所述烧结的温度可为本领域常规的烧结温度，例如1040-1090℃，再例如1050℃。
所述烧结的时间可为本领域常规的烧结时间，例如2h。
所述冷却前可通入Ar气体使气压达到0.1MPa。
其中，优选地，所述烧结之后、所述时效处理之前，还进行晶界扩处理。
所述晶界扩散处理可按本领域常规的工艺进行处理，例如，在所述R-T-B系永磁材料的表面蒸镀、涂覆或溅射附着含有Tb的物质和/或含有Dy的物质，经扩散热处理，即可。
所述含有Tb的物质可为Tb金属、含有Tb的化合物(例如含有Tb的氟化物)或合金。
所述含有Dy的物质可为Dy金属、含有Dy的化合物(例如含有Dy的氟化物)或合金。
所述扩散热处理的温度可为800-900℃，例如850℃。
所述扩散热处理的时间可为12-48h，例如24h。
其中，所述时效处理中，二级时效的处理温度优选为500-650℃，例如600-650℃，再例如630℃。
所述二级时效中，升温至500-650℃的升温速率优选3-5℃/min。所述升温的起点可为室温。
所述二级时效的处理时间可为3h。
本发明还提供了一种采用上述方法制得的R-T-B系永磁材料。
本发明还提供了一种R-T-B系永磁材料，其主相结晶颗粒为R”2Fe14B，所述R”中包括Pr和Nd，所述Pr在所述R”中的质量分数≥60％。
其中，优选地，所述R-T-B系永磁材料的组分如前所述。
本发明还提供了一种所述R-T-B系永磁材料作为电子元器件的应用。
其中，所述应用的领域可为汽车驱动领域、风电领域、伺服电机和家电领域(例如空调)。
本发明中，所述室温是指25℃±5℃。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明中的稀土永磁体高矫顽力、高剩磁且温度系数稳定，能够有效解决高Pr(Pr≥8.85wt.％)所带来的永磁体温度系数恶化的问题。
(2)本发明的稀土永磁体可在无重稀土的条件下，利用Pr2Fe14B的强各向异性，实现高矫顽力，较常规工艺矫顽力提高近2kOe，实现了无重稀土产品性能的显著提升，特别对于汽车驱动领域，风电领域等无重稀土产品。同时，在含有重稀土的产品中(例如伺服、空调等领域)有效节约重稀土的利用量，降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例50中制得的烧结磁铁由FE-EPMA面扫描形成的Fe、Ga、Pr、Nd和Co分布图。
图2为实施例50中制得的烧结磁铁由FE-EPMA面扫描形成的Al、Cu、Zr和B分布图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例及对比例中R-T-B系烧结磁铁的配方如表1所示。
表1
实施例1
R-T-B系烧结磁铁制备方法如下：
(1)熔炼过程：按表1所示配方，取配制好的原料放入氧化铝制的坩埚中，在高频真空感应熔炼炉中在5×10-2Pa的真空中以1500℃以下的温度进行真空熔炼。
(2)铸造过程：在真空熔炼后的熔炼炉中通入Ar气体使气压达到5.5万Pa后，进行铸造，以102℃/秒-104℃/秒的冷却速度获得急冷合金。
(3)氢破粉碎过程：在室温下将放置急冷合金的氢破用炉抽真空，而后向氢破用炉内通入纯度为99.9％的氢气，维持氢气压力0.15MPa，充分吸氢后，边抽真空边升温，充分脱氢，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末。
(4)微粉碎工序：在氧化气体含量150ppm以下的氮气气氛下，在粉碎室压力为0.38MPa的条件下对氢破粉碎后的粉末进行3小时的气流磨粉碎，得到细粉。氧化气体指的是氧或水分。
(5)在气流磨粉碎后的粉末中添加硬脂酸锌，硬脂酸锌的添加量为混合后粉末重量的0.12％，再用V型混料机充分混合。
(6)磁场成形过程：使用直角取向型的磁场成型机，在1.6T的取向磁场中，在0.35ton/cm2的成型压力下，将上述添加了硬脂酸锌的粉末一次成形成边长为25mm的立方体，一次成形后在0.2T的磁场中退磁。为使一次成形后的成形体不接触到空气，将其进行密封，再使用二次成形机(等静压成形机)在1.3ton/cm2的压力下进行二次成形。
(7)烧结过程：将各成形体搬至烧结炉进行烧结，烧结在5×10-3Pa的真空下，在300℃和600℃的温度下各保持1小时后，以1050℃的温度烧结2小时，之后通入Ar气体使气压达到0.1MPa后，冷却至室温。
(8)时效处理过程：烧结体在高纯度Ar气中，以3-5℃/min的升温速率从20℃升温至630℃，以630℃温度进行3小时热处理后，冷却至室温后取出。
实施例2-实施例59
按表1所示配方配制原料，其他工艺条件均同实施例1，制得R-T-B系烧结磁铁。
实施例60
取实施例55获得的烧结体，先进行晶界扩散处理，再进行时效处理。其中，时效处理工艺同实施例1，晶界扩散处理过程如下：
将烧结体加工成直径20mm、片料厚度小于3mm的磁铁，厚度方向为磁场取向方向，表面洁净化后，使用Dy氟化物配制成的原料，全面喷雾涂覆在磁铁上，将涂覆后的磁铁干燥，在高纯度Ar气体气氛中，在磁铁表面溅射附着Tb元素的金属，以850℃的温度扩散热处理24小时。冷却至室温。
实施例61
取实施例58获得的烧结体，先进行晶界扩散处理，再进行时效处理。其中，时效处理工艺同实施例1，晶界扩散处理过程如下：
将烧结体加工成直径20mm、片料厚度小于7mm的磁铁，厚度方向为磁场取向方向，表面洁净化后，分别使用Tb氟化物配制成的原料，全面喷雾涂覆在磁铁上，将涂覆后的磁铁干燥，在高纯度Ar气体气氛中，在磁铁表面溅射附着Tb元素的金属，以850℃的温度扩散热处理24小时。冷却至室温。
效果实施例1
取实施例1-61、对比例1-3制得的R-T-B系烧结磁铁，测定其磁性能、成分，FE-EPMA观察其磁体的晶相结构。
(1)磁性能评价：烧结磁铁使用中国计量院的NIM-10000H型BH大块稀土永磁无损测量系统进行磁性能检测。下表2所示为磁性能检测结果。
表2
(2)成分测定：各成分使用高频电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)进行测定。下表3所示为成分检测结果。
表3
(3)FE-EPMA检测：取实施例50对烧结磁铁的垂直取向面进行抛光，采用场发射电子探针显微分析仪(FE-EPMA)(日本电子株式会社(JEOL)，8530F)检测。首先通过FE-EPMA面扫描确定磁铁中Pr、Cu、Al、B、Fe和Co等元素的分布，然后通过FE-EPMA单点定量分析确定关键相中Pr、Cu、Al等元素的含量，测试条件为加速电压15kv，探针束流50nA。
实施例50的配方所制得的磁钢通过采用场发射电子探针显微分析仪(FE-EPMA)，主要对Fe、Ga、Pr、Nd、Co、Al、Cu、Zr和B元素进行分析：
①由图1可知，Pr元素主要分布在主相中，同时R2Fe14B主相中Pr含量占总稀土量的≥60％，晶界相中含有部分Pr，并以α-Pr和/或Pr2O3的形式存在，此外晶界相中含有α-Nd和/或Nd2O3。可见，Pr的加入所形成的(PrNd)2Fe14B在主相中，磁体的剩磁会有略微的降低，此源于Pr2Fe14B的饱和磁化强度略低；磁体的矫顽力有所提升，源于Pr2Fe14B磁晶各向异性场高于Nd2Fe14B。此外，由于稀土具有易氧化的特性，因此，晶界处会有部分的Pr2O3和Nd2O3出现，其余为α系列的稀土，所有的晶界的物相均为非磁性相，因此有效的隔绝了主相与主相间的去磁耦合作用，有助提高磁体的矫顽力。
②由图1、图2可知，Al(80％-95％)分布于主相中，在提高矫顽力的同时有降低剩磁的趋势，此外，晶界处也有Al分布。Cu(55％-68％)分布于主相中，从EPMA的结果分析，在晶界处也有明显的Cu元素存在，在晶界相中和晶间三角也有Cu元素分布。晶界处的Cu元素与Al元素共同作用，增加了晶界与主相的润湿性，使得晶界更加光滑，修复了晶界的缺陷，有效的提高矫顽力。其中：晶界指两个晶粒之间的界限，晶间三角区指三个及三个以上的晶粒所形成的空隙。
③由图1、图2可知，Zr弥散分布于主相及晶界相中。Pr2Fe14B的熔点相对正常的Nd2Fe14B略低，同时三元共晶点的温度也会有变化，且其温度系数恶化。然而，高Pr配伍Zr元素后，Zr元素弥散分布于各处，提高了磁钢的耐温性，利于烧结工艺的致密化，弥补了Pr所带来的温度系数恶化的缺陷，可见，Zr元素与高Pr存在协同作用。同时，高熔点金属Zr分布于晶界处，对于磁钢中磁畴的钉扎作用有较大的益处，在高温下不容易退磁，有效提升了磁体的高温性能。
根据高Pr体系配伍Ti、Nb等元素后的磁体性能，可得Ti、Nb在高Pr磁体中具有和Zr元素相同/相似的分布，与高Pr存在协同作用，制得了矫顽力高、温度系数稳定的烧结永磁体。
Claims (10)
1.一种R-T-B系永磁材料，其特征在于，以质量百分比计，其包括下述组分：
R’：29.5-33.0wt.％，所述R’包括R和Pr、Nd；其中：所述R为除Pr、Nd外的稀土元素，所述Pr的含量≥8.85wt.％，所述Nd和所述R’的质量比＜0.5；
N：＞0.05wt.％、且≤4.1wt.％，所述N为Ti、Zr或Nb；
B：0.90-1.2wt.％；
Fe：62.0-68.0wt.％。
2.如权利要求1所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R’的含量为30-33wt.％，优选为30.63-32.52wt.％，例如30.63wt.％、30.72wt.％、30.74wt.％、30.75wt.％、30.76wt.％、30.77wt.％、30.78wt.％、30.8wt.％、30.81wt.％、30.82wt.％、30.83wt.％、30.84wt.％、30.9wt.％、30.91wt.％、30.93wt.％、30.94wt.％、30.97wt.％、30.98wt.％、30.99wt.％、31wt.％、31.02wt.％、31.03wt.％、31.05wt.％、31.14wt.％、31.4wt.％、31.41wt.％、31.44wt.％、31.46wt.％、31.54wt.％、31.55wt.％、31.56wt.％、31.94wt.％、32.03wt.％或32.52wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
和/或，所述Pr的含量为≥17.00wt.％，优选为17.00-20.00wt.％，例如17.08wt.％、17.11wt.％、17.12wt.％、17.13wt.％、17.14wt.％、17.16wt.％、17.18wt.％、17.19wt.％、18.13wt.％、18.14wt.％、18.15wt.％、18.16wt.％、18.17wt.％、18.19wt.％、19.09wt.％、19.12wt.％、19.13wt.％、19.14wt.％、19.15wt.％、19.16wt.％或19.17wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
和/或，所述Nd的含量为11-15wt.％，优选为11.32-14.35wt.％，例如11.32wt.％、11.35wt.％、11.36wt.％、11.37wt.％、11.39wt.％、11.61wt.％、11.62wt.％、11.63wt.％、11.64wt.％、11.65wt.％、11.84wt.％、11.85wt.％、11.87wt.％、12.29wt.％、12.32wt.％、12.36wt.％、12.37wt.％、12.39wt.％、12.58wt.％、12.62wt.％、12.63wt.％、12.65wt.％、12.66wt.％、12.72wt.％、12.82wt.％、12.83wt.％、12.84wt.％、12.85wt.％、13.32wt.％、13.59wt.％、13.64wt.％、13.65wt.％、13.67wt.％、13.68wt.％、13.78wt.％、13.79wt.％、13.83wt.％、13.84wt.％、13.89wt.％或14.35wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
和/或，所述Nd和所述R’的质量比为≥0.3且＜0.5，优选为0.36-0.45，例如0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.44或0.45；
和/或，所述R’中还包括R，所述R为除Pr、Nd外的稀土元素；所述R的种类优选为Y和/或Ce；所述R的含量优选为0-1wt.％，例如0.25wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比；
和/或，所述R’中还包括重稀土元素RH；其中，所述RH的种类优选为Dy和/或Tb；所述RH的含量优选为1.0-2.5wt.％，例如1.12wt.％、1.18wt.％、1.53wt.％、1.58wt.％、1.9wt.％、2.02wt.％或2.43wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比；优选地，所述RH和所述R的质量比优选为＜0.253，例如0.04-0.08，再例如0.04、0.05、0.06或0.08；当所述RH中含有Tb时，所述Tb的含量优选为0.5-2wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比；当所述RH中含有Dy时，所述Dy的含量优选为1.5-2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比；
和/或，所述N的含量为0.1-4.01wt.％，优选为0.1-0.5wt.％；当所述N为Zr时，所述Zr的含量优选为0.20-4.01wt.％；当所述N为Ti时，所述Ti的含量优选为≥0.25wt.％，更优选为0.25-4.01wt.％或0.25-0.50wt.％；当所述N为Nb时，所述Nb的含量优选为≥0.1wt.％，更优选为0.1-0.35wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
和/或，所述B的含量为0.9-1.0wt.％，优选为0.91wt.％、0.98wt.％或0.99wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
和/或，所述Fe的含量为62.3-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料中还包括Cu，所述Cu的含量优选为≥0.30wt.％，更优选为0.30-0.55wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料中还包括Al，所述Al的含量优选为0-0.8wt.％、但不为0，更优选为0.041-0.70wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料中还包括Ga，所述Ga的含量优选为0.0-0.85wt.％、但不为0，更优选为021-0.81wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料中还包括Co，所述Co的含量优选为0.0-3.0wt.％、但不为0，更优选为0.4-3.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料中还包括添加元素M，所述M为Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta和W中的一种或多种；所述M的种类优选为Cr；所述M的含量优选为0-0.15wt.％、但不为0，例如0.05wt.％或0.12wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
3.如权利要求1或2所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.1-4.01wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％；当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.30-0.41wt.％；当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.30-0.60wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.51wt.％；当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.40-0.55wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％；当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.40-0.70wt.％；当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.25-0.60wt.％，所述Al的含量优选为0.041-0.7wt.％；当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.60-0.80wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Ga：0-0.81wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％；当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.20-0.45wt.％；当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.25-0.50wt.％，所述Ga的含量优选为0.2-0.81wt.％；当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.30-0.60wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；其中，所述N的含量优选为0.28-0.6wt.％，所述Cu的含量优选为0.33-0.52wt.％，所述Al的含量优选为0.043-0.69wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；其中，所述N的含量优选为0.28-0.6wt.％，所述Cu的含量优选为0.33-0.52wt.％，所述Al的含量优选为0.49-0.69wt.％，所述Ga的含量优选为0.20-0.69wt.％，所述Co的含量优选为0.5-2.6wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cr：0-0.15wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-33.0wt.％，Pr≥17.00wt.％，RH：1.0-2.5wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
4.一种R-T-B系永磁材料的原料组合物，其特征在于，以质量百分比计，其包括下述组分：
R’：29.5-32.0wt.％，所述R’包括R和Pr、Nd；其中：所述R为除Pr、Nd外的稀土元素，所述Pr的含量≥8.85wt.％，所述Nd和所述R’的质量比＜0.5；
N：＞0.05wt.％、且≤4.0wt.％，所述N为Ti、Zr或Nb；
B：0.90-1.2wt.％；
Fe：62.0-68.0wt.％。
5.如权利要求4所述的R-T-B系永磁材料的原料组合物，其特征在于，所述R’的含量为30.0-32.0wt.％，优选为30.7-32.0wt.％，例如30.7wt.％、30.8wt.％、31.0wt.％、31.5wt.％或32.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述Pr的含量为≥17.15wt.％，优选为17.15-19.15wt.％，例如17.15wt.％、18.15wt.％或19.15wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述Nd的含量为11.00-15.00wt.％，优选为11.35-14.35wt.％，例如11.35wt.％、11.65wt.％、11.85wt.％、12.35wt.％、12.65wt.％、12.85wt.％、13.35wt.％、13.65wt.％、13.85wt.％或14.35wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述Nd和所述R’的质量比为≥0.3且＜0.5，优选为0.35-0.46，例如0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45或0.46；
和/或，所述R’中还包括R，所述R为除Pr、Nd外的稀土元素；其中，所述R的种类优选为Y和/或Ce；所述R的含量优选为0-1wt.％，例如0.3wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述R’中还包括重稀土元素RH，所述RH的种类优选为Dy和/或Tb，所述RH的含量优选为1.0-2.5wt.％，例如1.2wt.％、1.5wt.％、2.0wt.％或2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；优选地，所述RH和所述R’的质量比为＜0.253，例如0.04-0.08；当所述RH中含有Tb时，所述Tb的含量优选为0.5-2wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；当所述RH中含有Dy时，所述Dy的含量优选为1.5-2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述N的含量为0.15-4wt.％，例如0.15wt.％、0.25wt.％、0.3wt.％、0.35wt.％、0.4wt.％、0.45wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％、1.0wt.％、1.5wt.％、2.0wt.％、3.0wt.％或4.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；当所述N为Zr时，所述Zr的含量优选为0.25-4.0wt.％；当所述N为Ti时，所述Ti的含量优选为≥0.3wt.％，更优选为0.30-0.50wt.％；当所述N为Nb时，所述Nb的含量优选为0.15-0.30wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述B的含量为≥0.985wt.％，优选为0.985-1.0wt.％，例如0.985wt.％或0.99wt.％；
和/或，所述Fe的含量为62.81-67.92wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中还包括Cu，所述Cu的含量优选为≥0.34wt.％，更优选为0.34-0.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中还包括Al，所述Al的含量优选为0.042-0.7wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中还包括Ga，所述Ga的含量优选为0.0-0.8wt.％、但不为0，更优选为0.2-0.8wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中还包括Co，所述Co的含量优选为0.0-3.0wt.％、但不为0，更优选为0.5-2.5wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中还包括添加元素M，所述M为Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta和W中的一种或多种；所述M的种类优选为Cr；所述M的含量优选为0-0.15wt.％、但不为0，例如0.05wt.％或0.12wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
6.如权利要求4或5所述的R-T-B系永磁材料的原料组合物，其特征在于，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.3-0.6wt.％，Cu：0.34-0.55wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％；当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.40wt.％；当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.30-0.60wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.5wt.％；当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Cu的含量优选为0.4-0.5wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.5-0.6wt.％；当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.30-0.60wt.％，所述Al的含量优选为0.042-0.6wt.％；当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Al的含量优选为0.60-0.70wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.3-0.4wt.％，Ga：0.2-0.8wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％；当所述的N为Zr时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.2-0.4wt.％；当所述的N为Ti时，所述N的含量优选为0.3-0.4wt.％，所述Ga的含量优选为0.25-0.8wt.％；当所述的N为Nb时，所述N的含量优选为0.25-0.35wt.％，所述Ga的含量优选为0.40-0.60wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.2-0.6wt.％，Cu：0.30-0.5wt.％，Al：0-0.8wt.％、但不为0，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％；其中，所述N的含量优选为0.25-0.3wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.52wt.％，所述Al的含量优选为0.042-0.7wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.3-0.5wt.％，Al：0.5-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％；所述N的含量优选为0.25-0.3wt.％，所述Cu的含量优选为0.34-0.5wt.％，所述Al的含量优选为0.5-0.7wt.％，所述Ga的含量优选为0.2-0.6wt.％，所述Co的含量优选为0.5-2.5wt.％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.3-0.5wt.％，Al：0.5-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，Cr：0-0.15wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括下述组分：R’：29.5-32.0wt.％，Pr≥17.15wt.％，RH：1.0-2.5wt.％，N：0.25-0.35wt.％，Cu：0.30-0.55wt.％，Al：0.45-0.7wt.％，Ga：0.2-0.6wt.％，Co：0.5-3.0wt.％，B：0.9-1.0wt.％，Fe：62.0-68.0wt.％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
7.一种R-T-B系永磁材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将如权利要求4-6中任一项所述的R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液经铸造、氢破、成形、烧结和时效处理，即可；其中：
优选地，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液按下述方法制得：在高频真空感应熔炼炉中熔炼，即可；所述熔炼炉的真空度可为5×10-2Pa；所述熔炼的温度可为1500℃以下；
优选地，所述铸造的工艺按下述步骤进行：在Ar气气氛中，以102℃/秒-104℃/秒的速度冷却，即可；
优选地，所述氢破的工艺包括吸氢、脱氢、冷却处理，所述吸氢可在氢气压力0.15MPa的条件下进行；
优选地，所述烧结的工艺按下述步骤进行：在真空条件下，经预热、烧结、冷却，即可；所述预热的温度可为300-600℃，所述预热的时间可为1-2h；优选地，所述预热为在300℃和600℃的温度下各预热1h；所述烧结的温度优选为1040-1090℃；所述烧结的时间优选为2h；
优选地，所述烧结之后、所述时效处理之前，还进行晶界扩处理；优选地，所述晶界扩散处理按下述步骤进行：在所述R-T-B系永磁材料的表面蒸镀、涂覆或溅射附着含有Tb的物质和/或含有Dy的物质，经扩散热处理，即可；所述扩散热处理的温度优选为800-900℃，例如850℃；所述扩散热处理的时间优选为12-48h，例如24h；
优选地，所述时效处理中，二级时效的处理温度为500-650℃，例如600-650℃，再例如630℃；所述二级时效中，升温至500-650℃的升温速率优选3-5℃/min；所述二级时效的处理时间优选为3h。
8.一种如权利要求7所述的制备方法制得的R-T-B系永磁材料。
9.一种R-T-B系永磁材料，其特征在于，其主相结晶颗粒为R”2Fe14B，所述R”中包括Pr和Nd，所述Pr在所述R”中的质量分数≥60％；
优选地，所述R-T-B系永磁材料的组分如权利要求1-3中任一项所述。
10.一种如权利要求1-3、8和9中任一项所述R-T-B系永磁材料作为电子元器件的应用。
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