CN111033653B

CN111033653B - 具有晶间重稀土元素的永磁体及其生产方法

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Publication number: CN111033653B
Application number: CN201780094631.6A
Authority: CN
Inventors: R.A.西蒙; J.雅奇莫维奇; L.赫尔曼; T.托姆塞
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: ES2867251T3; US11830645B2; WO2019007499A1; US20200143963A1; CN111033653A; EP3649659A1; EP3649659B1

Abstract

描述了一种烧结磁体的制造方法。所述方法包括：由第一磁性粉末和第二磁性粉末（包含重稀土元素，HRE）形成预烧结体，使得第二磁性粉末的至少一部分被提供在预烧结体的至少一个内部部分处，并且从至少两个相对的侧被第一磁性粉末包围；烧结预烧结体；在与烧结温度相比更低的退火温度下对烧结的预烧结体进行退火，从而引起HRE从HRE储库区带到晶界相的晶间扩散。在退火之后，晶界相包含浓度与主相相比更高的HRE。

Description

具有晶间重稀土元素的永磁体及其生产方法

技术领域

本发明的方面涉及一种烧结永磁体，其包括具有R-T-B（例如，Nd-Fe-B）结构的主晶相，以及在晶粒之间包含晶界相的重稀土元素（HRE）。本发明的各方面还涉及这样的烧结磁体的制造方法，该方法包括形成预烧结体、烧结和退火该体。

背景技术

烧结R-T-B基磁体，诸如Nd-Fe-B磁体，被称为高性能永磁体，并且已经被用在各种类型的应用中，包括用于诸如马达或者发电机的电机。这些磁体的缺点之一是它们在高温下会失去其矫顽力，从而引起不可逆的磁通量损失。

为了缓解该问题，已知的是通过由诸如Dy或者Tb的重稀土元素（HRE）部分地替代R-T-B相的R（例如，Nd）来增加矫顽力。利用该措施，尽管矫顽力增加，但是剩磁减少。更进一步地，HRE是稀有并且昂贵的材料，应当节俭地使用。

在US 2007/240789 A1中，对于Nd-Fe-B磁体，已经提出可以通过在烧结磁体的外部布置HRE扩散源，并且然后执行晶界扩散（GBD）处理，来部分地克服上述问题，其中HRE沿着烧结磁体的晶间相从磁体的外表面扩散到内部。因为HRE中的大部分保持晶间相，所以仅需要非常少量的HRE就能实现非常高的磁体性能。附加地，通过将HRE的存在主要限制在晶界，矫顽力增加，而剩磁没有过度减少，并且没有过度消耗HRE。

进一步地，在US 2013/0299050 A1中，已经提出了一种用于生产烧结R-T-B基磁体的方法，该方法包括如下步骤：提供烧结R-T-B基磁体材料；提供HRE扩散源，并且将它们布置成与烧结R-T-B基磁体材料接触；通过执行热处理来执行HRE扩散处理；以及然后执行用以从烧结R-T-B基磁体材料中分离出多个HRE扩散源的处理。在本文档中引用的参考文献中讨论了进一步的处理。

然而，对于已知的GBD处理，所实现的扩散路径在大约1mm至最多2mm的范围内。因此，GBD处理只允许生产最大厚度远低于5mm的小磁体。

因此，需要一种具有与GBD处理相关联的上述优点中的至少一些（高磁性能、增加的矫顽力、可接受的剩磁、适度的HRE消耗）的磁体，而不在磁体的大小或者几何形状方面受到过度限制。

发明内容

鉴于上述，提供了根据权利要求1所述的烧结永磁体和根据权利要求13所述的烧结磁体的制造方法，以及根据权利要求15所述的烧结磁体的用途。

发明人认识到，通过在烧结之前将含有HRE的磁性粉末嵌入在预烧结体中，可以在烧结磁体的主体中创建HRE储库区带。HRE储库区带可以与预烧结体一起烧结，并且在烧结期间基本保持完整。利用该HRE储库区带，然后可以执行退火步骤，其中HRE进行从HRE储库区带到晶界相的晶间扩散。通过认识到HRE储库区带在烧结步骤期间可以基本保持完整，并且因此可以在烧结之前添加HRE而不是像在已知的GBD处理中那样在烧结之后添加HRE，使这种方法成为可能。因此，HRE储库区带不限于表面，而是还可以嵌入到磁体的主体中。由此，使得可以生产许多不同大小和形状的磁体，特别是具有与针对其已知的GBD处理可用的磁体相比更大厚度的磁体，同时保持与GBD处理相关联的优点。

根据从属权利要求、说明书和附图，可以与本文中所述实施例组合的进一步的优点、特征、方面和细节是显而易见的。

附图说明

下面将参考各图描述细节，其中：

图1是图示根据实施例的烧结磁体的制造方法的示意流程图；

图2是根据实施例的预退火烧结磁体的示意图；

图3是根据进一步的实施例的预退火烧结磁体的示意图；

图4是根据本发明的实施例的烧结磁体的显微图像；以及

图5是根据本发明的实施例和根据比较示例的烧结磁体的M-H图。

具体实施方式

现在将详细参考各种方面和实施例，所述各种方面和实施例的示例被图示在各图中。每个示例都是通过解释的方式提供的，并且不意味着限制。进一步地，除非另外指定，否则本文中所描述的任何方面可以与本文中所描述的任何其他（多个）方面或者实施例组合。

参考图1，描述了根据本发明的实施例的烧结磁体的制造方法。附加地，该方法可以包括如在本公开中的其他地方所描述的任何进一步的细节，诸如第一磁性粉末和第二磁性粉末的可能组分以及详细的烧结或者退火条件。

首先，在步骤S1中，形成预烧结体。预烧结体由两种不同的磁性粉末形成，在本文中被称为第一磁性粉末和第二磁性粉末。

第一磁性粉末具有如本文中所描述的R-T-B结构，诸如Nd₂Fe₁₄B粉末。然而，可以使用例如在US 2013/0299050 A1中所描述的任何其他R-T-B粉末以及第一磁性粉末。第二磁性粉末包含重稀土元素（HRE），并且具有与第一磁性粉末的熔融温度T_M1相比更低的熔融温度T_M2。

在烧结磁体中（即在下面描述的步骤S2之后），第二磁性粉末将为随后的晶界扩散处理（下面描述的步骤S3）创建（内部）HRE储库。出于该目的，将粉末布置在预烧结体的相应区带中（即第一磁性粉末区带和第二磁性粉末区带，其中应当理解的是，术语“区带”可以指代多个非连接区带），使得第二磁性粉末区带的至少一部分（即未来的HRE储库）被提供在预烧结体的内部部分处，并且从至少两个相对的侧被第一磁性粉末区带包围。

然后粉末被在磁场下定向的同时，在压缩成型机上压实。在其他方面，可以根据任何已知的生坯形成方法来形成预烧结体。预烧结体的尺寸被设计为具有至少6mm的厚度。在本文中，预烧结体特别地可以是例如通过机械压制获得的生坯。但是，预烧结体要被广泛地理解，并且特别是不需要被压制。因此，粉末区带的任何布置要被理解为预烧结体形成。特别地，用于放电等离子烧结的第一粉末和第二粉末的布置也被理解为预烧结体的形成。

接下来，在步骤S2中，在与第二磁性粉末的熔融温度T_M2相比更高并且与第一磁性粉末的熔融温度T_M1相比更低的烧结温度T_s下烧结预烧结体，由此创建预退火烧结磁体。预退火烧结磁体具有与预烧结体的第一磁性粉末区带相对应并且主要由第一磁性粉末创建的主区带，以及与预烧结体的第二磁性粉末区带相对应并且主要由第二磁性粉末创建的HRE储库区带。

主区带的特征在于具有在晶粒之间的晶界相的主晶相。附加地，第二磁性粉末材料的一部分可以扩散到主区带中，并且反之亦然；然而，这种扩散应该是最小的。选择足够短的烧结时间，使得主区带和HRE储库区带保持为可辨别的区带。

图2和图3示出了根据两个可能实施例的预退火烧结磁体1中的主区带2和HRE储库区带3的两种可能布置。同样，这些图可以被看作是图示预烧结体1中第一磁性粉末区带2和第二磁性粉末区带3的可能布置。

在图2和图3的实施例中，主区带2构成了预退火烧结磁体1的主体。在图2中，HRE储库区带3作为均匀间隔的、基本平行的薄层嵌入在主区带2中，所述薄层在横截面区域中从磁体1的一端延伸到另一端。在图3中，HRE储库区带3是更紧凑的（每个尺寸基本上与主区带的尺寸相比更小），并且以三维分散模式分散在主区带2中，使得主区带2渗透通过整个磁体1。可选地，HRE储库区带3（也）可以渗透磁体1（未示出）。

在图2和图3中，在主区带2和HRE储库区带3之间绘制了清晰的边界。烧结处理可能导致HRE储库区带3的一部分受限地扩散到主区带2中，在某种程度上模糊了该限制。然而，烧结时间被选择成使得HRE储库区带3的至少一部分在烧结之后也仍然是可辨别的。

步骤S2的烧结方法可以通过确保HRE不在整个体积上散布并且不完全扩散到晶粒中的任何烧结方法来执行，使得HRE储库区带保持至少部分完整。优选地，该方法通过放电等离子烧结（SPS）来执行，特别优选地，快速烧结时间小于10分钟，例如小于5分钟或者在5分钟与10分钟之间。烧结温度可以设置为600℃-1200℃，优选地设置为至少750℃和/或至多1100℃。除了烧结时间以外，还可以存在升温时段，其中升温速率优选地大于100℃/min。可以根据用于烧结的通常设置来设置其他烧结条件。

本发明不限于SPS烧结，并且其中HRE扩散受到限制并且HRE储库区带保持至少部分完整的任何其他烧结方法也涵盖在本发明中。

接下来，在步骤S3中，通过将烧结磁体加热至退火温度T_A并且在该温度下（或者在T_A左右的温度范围内，在本文中指定的范围内）保持退火时间t_a，来对其进行退火。退火温度T_A低于步骤S2的烧结温度，并且优选地不低于第二磁性粉末的熔融温度T_M2，公差至少为10℃，由此引起HRE从HRE储库区带到主区带2的晶界相的晶间扩散。退火时间t_a足够长，以允许HRE沿着晶界扩散和分布。

作为结果，在退火之后，完成的烧结磁体的晶界相包含至少一种重稀土元素（HRE），其浓度与主区带2的主相相比更高。

根据该处理的烧结磁体具有如下优点：晶界相中包含的HRE与主相中包含的HRE相比浓度更高。仅在晶界处添加HRE大大改进了磁体特性。特别地，从先前报告的晶界扩散处理中已知，所得到的磁体可以具有高磁性能、增加的矫顽力，同时保持可接受的剩磁，并且由于HRE只需要在晶间相累积，因此仅消耗有限的HRE。即使这些优点中只有一些被部分实现了，结果也是极具吸引力的磁体。

迄今为止，只有表面GBD处理实现了类似的优点，在所述处理中，在烧结后将HRE储库施加到磁体的表面。由此，可以在大约2mm或者更短的长度上实现HRE扩散，以便可以获得大约2mm至3mm厚度（即厚度远远小于6mm）的磁体。通过根据本发明的各方面提供内部HRE储库，克服了这种限制。根据一个优选的方面，在烧结期间，例如在放电等离子烧结期间，HRE储库基本上保持完整。

在本发明的示例方法中，对于步骤S1，预烧结体已经由作为第一磁性粉末的Nd₂Fe₁₄B粉末并且由作为第二磁性粉末的共晶DyNi合金粉末形成，并且已经通过SPS烧结进行烧结并且已经退火。

图4示出了这样的烧结处理所得到的磁体的显微图像。磁体具有主区带2'（在退火之后从如图2和图3所图示的主区带2获得）和HRE富集剩余区带3'（在退火之后从如图2和图3所图示的HRE储库区带3获得）。在本实施例中，HRE储库区带3已经由于HRE扩散到主区带2的晶界中而减小，并且尚未完全消失，而是留下了剩余区带3'。

对于通过上述示例方法获得的磁体，已经在距前HRE储库区带不同的距离处（即从主区带2'与富含HRE的剩余区带3'之间的边界）检查了主区带2'中的元素Dy浓度，如由图4中的定位（1）-（8）所图示的那样。所得到的Dy浓度获得如下：

表1：

定位	Dy浓度[质量%]
		（1）	7.8
（2）	6.2
		（3）	6.8
（4）	6.2
		（5）	5.9
（6）	5.4
		（7）	1.4
（8）	4.2

该示例示出，对于在上面定义的烧结条件，HRE储库已经导致HRE扩散到主区带中。扩散长度可以通过改变预烧结体的密度和/或退火条件（诸如退火时间t_a和温度T_A）来进行适配。

图4的显微图像图示了到主区带2'中的一般扩散，但是不允许直接在晶界扩散和到主区带的主体中的扩散之间进行区分。这种区别将是利用高分辨率显微技术（诸如TEM显微镜）直接可获得的。这里，在下文中，我们更愿意描述HRE的晶界扩散的间接指示。

图5是烧结磁体的M-H图。曲线A从根据本发明的上述实施例的磁体获得。针对磁体获得了曲线B，其中相对于曲线A的磁体，省略了退火步骤。针对磁体获得了曲线C，其中相对于曲线A的磁体，未添加第二磁性粉末（即磁体中不包含HRE），并且省略了退火步骤。

图5中曲线A与曲线B的比较表明，曲线A的样本的附加退火处理导致矫顽力显著增加，而样本的剩磁（剩余极化）并未受到显著影响。这指示退火处理确实引起大量的HRE扩散到晶界相中，而不是扩散到主区带的主体中。

接下来，更详细地描述关于材料、处理步骤和参数以及所得到的烧结磁体的一些优选的（即，可选的）附加方面和细节。这些方面说明了本发明的优选模式，而不将本发明限制于这些方面。应当理解，除非另外说明，否则每个方面可以与本文中描述的任何其他方面或者实施例组合。本发明涵盖任何这样的组合。

首先，描述与第一磁性粉末和所得到的烧结磁体的主晶相有关的方面。虽然下文中的各方面涉及第一磁性粉末，但是这些方面也可以描述烧结磁体的主相，除非它们涉及在烧结和退火步骤期间明显丢失的特性。

根据一个方面，第一磁性粉末具有R₂T₁₄B类型结构。在本文中，术语“类型结构”被理解为包括化学计量比的通常公差，使得例如2.1的R量被涵盖在R₂T₁₄B类型结构的含义内。根据进一步的方面，R₂T₁₄B结构是Nd₂Fe₁₄B结构。更一般地，根据进一步的方面，第一磁性粉末是Nd-Fe-B型粉末。

根据进一步的方面，第一磁性粉末包括合金，该合金包括选自I组的元素a）至l）的至少一种组分，以及可选地，选自II组的至少一种元素。在本文中，I组具有如下元素：a）Al、Ni和Co；b）Sm和Co；c）Sm和Fe；d）Sm、Fe和N；e）Fe和N；f）Mn、Al和C；g）Mn和Bi；h）硬铁氧体；i）Fe、B和至少一种稀土元素；j）Fe、C和至少一种稀土元素；k）Nd、Fe和B；l）Nd、Fe、B和至少一种稀土元素。II组具有如下元素：Al、Co、Cu、Ga、Nb、Ti、Zr和至少一种轻稀土元素。

根据进一步的方面，第一磁性粉末是未涂覆的和/或没有任何含HRE的涂层。根据一个方面，第一磁性粉末没有HRE。

根据进一步的方面，第一磁性粉末可以是共晶或者近共晶合金（如下面针对第二磁性粉末所定义的）。

第一磁性粉末可以具有几种粉末成分。例如，根据一个方面，第一磁性粉末可以通过US 2007/240789中描述的双合金处理获得，其中初生相合金和富稀土合金充当液相助剂。

根据进一步的方面，第一磁性粉末的熔融温度为至多1300℃，优选地为至多1200℃，更优选地为至多1150℃。根据进一步的方面，第一磁性粉末的熔融温度为至少900℃，优选地为至少1000℃，更优选地为至少1050℃。

根据进一步的方面，第一磁性粉末被提供为具有至多20μm厚度的薄片。薄片可以具有至少50μm和/或至多300μm的最大直径。薄片可以具有至少3、优选地为至少10的最大直径与厚度之比。

根据进一步的方面，第一磁性粉末被提供为具有小于20μm直径的细粉末。直径可以小于10μm。另一方面，直径可以大于0.5μm或者大于1μm。在本文中，直径被定义为最大直径。粉末的长宽比（最大直径与最小直径之比）可以小于3，并且优选地小于2。第一磁性粉末可以例如是喷射研磨粉末。

接下来，描述与第二磁性粉末和晶间相有关的方面。

根据一个方面，HRE包括Dy和Tb中的至少一种。例如，HRE可以是Dy。

根据进一步的方面，第二磁性粉末可以是Dy-Ni-Al合金粉末或者Dy-Cu合金粉末。根据进一步的方面，晶间相可以包括Dy。

根据进一步的方面，第二磁性粉末是包含HRE的金属或者氧化物粉末，诸如金属合金粉末。具有如HRE的示例包括DyNiAl、NdDyCu、DyCu合金、Dy₂O₃。这些示例中的Dy中的一些或者全部可以由另外的HRE代替，特别是由Tb代替。

根据进一步的方面，第二磁性粉末是具有共晶组分或者近共晶组分的合金（近共晶被定义为使得熔融温度差（T_M1 - T_M2）为第二磁性粉末的对应共晶合金组分的熔融差的至少50％；在本文中T_M1和T_M2由液相线温度定义）。优选地，该百分比为至少70％。特别优选地，第二磁性粉末的熔融温度高于对应共晶合金组分的熔点的至多5％（以°K计）。

合适的共晶合金的示例是Dy-Ni-Al共晶合金(Dy₇₃Ni_9.5Al_17.5）和Nd-Dy-Cu共晶合金（Nd₆₀Dy₂₀Cu₂₀)。

根据进一步的方面，第二磁性粉末包含浓度为至少10％（质量百分比），优选地至少30％（质量百分比）的HRE。根据进一步的方面，磁体包含总量为0.1％-0.5％（质量百分比）、优选地0.2％-0.3％（质量百分比）的HRE。

如果第一磁性粉末是如上面提到的双合金处理粉末，则第二磁性粉末可以包括液相助剂的元素，其中稀土元素被HRE元素部分或者全部代替。

根据进一步的方面，第二磁性粉末被提供为具有至多20μm厚度的薄片。薄片可以具有至少50μm和/或至多300μm的最大直径。薄片可以具有至少3、优选地至少10的最大直径与厚度之比。

根据进一步的方面，第二磁性粉末被提供为具有小于20μm的直径的细粉末。直径可以小于10μm。另一方面，直径可以大于0.5μm或者大于1μm。在本文中，直径被定义为最大直径。粉末的长宽比（最大直径与最小直径之比）可以小于3，并且优选地小于2。第二磁性粉末可以例如是喷射研磨粉末。

接下来，描述与粉末及其生产的进一步特征有关的方面。

第一磁性粉末和第二磁性粉末可以通过任何已知的方法获得，诸如在US 2007/240789中描述的方法。根据一个方面，第一磁性粉末和/或第二磁性粉末通过熔融纺丝、喷射研磨、HDDR（氢爆碎脱吸收再复合）和/或气体雾化中的任何一种来生产。优选的是，第一磁性粉末和第二磁性粉末是各向异性的。对于第二磁性粉末而言，特别优选的形状是薄片状形状，因为该形状有利于生产高长宽比的薄层。因此，尤其是对于第二磁性粉末而言，熔纺薄片是优选的。

根据进一步的方面，第一磁性粉末的熔融温度与第二磁性粉末的熔融温度相比更高，优选地更高至少20℃。

接下来，描述与预烧结体中第二磁性粉末的布置和预退火烧结磁体中HRE储库区带的布置有关的方面。

根据一个方面，第二磁性粉末（HRE储库区带）被提供在与第一磁性粉末（主区带）在几何形状上不同的区带处。特别地，第二磁性粉末（HRE储库区带）的至少一部分被提供在预烧结体的内部部分处，并且被第一磁性粉末（主区带）部分或者完全包围。

根据一个方面，第一磁性粉末和第二磁性粉末被提供在预烧结体的在空间上彼此分离的相应部分中。换句话说，至少在预烧结体的一些部分中，两种粉末基本上不会彼此混合。同样，根据一个方面，主区带和HRE储库区带被提供在预烧结体的在空间上彼此分离的相应部分中。

根据一个方面，HRE储库区带的总体积与主区带的总体积相比更小，优选地是主区带的总体积的至少1/5或者甚至1/10。

根据进一步的方面，第二磁性粉末被提供在预烧结体的多个HRE储库区带中，HRE储库区带包括多个内部HRE储库区带，每个内部HRE储库区带从至少两个相对侧被第一磁性粉末包围。根据进一步的方面，内部HRE储库区带的至少一部分位于距预烧结体的最近表面至少3mm的深度处。

根据进一步的方面，烧结磁体的HRE储库区带包括多个内部HRE储库区带，每个内部HRE储库区带从至少两个相对侧被主区带包围。根据进一步的方面，内部HRE储库区带的至少一部分位于距烧结磁体的最近表面至少3mm的深度处。

根据进一步的方面，相邻HRE储库区带之间的间距为至多6mm，优选地至多4mm，和/或至少1mm。根据进一步的方面，HRE储库区带在厚度方向上彼此间隔开。根据进一步的方面，HRE储库区带是基本上垂直于厚度方向延伸的HRE储库层。

根据进一步的方面，HRE储库区带的长宽比为至少5，优选地至少10，该长宽比被定义为HRE储库区带的最大直径与最小直径之比。

接下来，描述与生产预烧结体的步骤有关的方面。一般地，预烧结体可以通过由不同粉末生产具有不同区带的预烧结体的任何已知方法来生产，并且优选地通过生产用于SPS烧结的预烧结体的任何已知方法来生产。根据一个方面，该方法包括（例如，等静压或者单轴）压制预烧结体。出于该目的，在合适的模具（诸如橡胶模具）中完成上述布置粉末的步骤。

根据进一步的方面，该方法包括通过施加外部磁场来使预烧结体磁性对准。

接下来，描述与烧结步骤有关的方面。

根据一个方面，烧结是SPS烧结。

根据进一步的方面，烧结时间小于600s，优选地小于400s或者甚至小于300s。根据进一步的方面，烧结温度与第二磁性粉末的熔融温度相比更高。根据进一步的方面，烧结温度小于1200℃并且大于600℃。

根据进一步的方面，调整烧结条件以用于使至少一个HRE储库的主要部分（以质量百分比计）保持完整。根据一个方面，选择烧结条件以用于避免多于50%（以质量百分比计）、优选地多于20%的HRE扩散到主区带中。

接下来，描述与退火步骤有关的方面。

一般地，设置退火条件以用于引起HRE从HRE储库区带到晶界相的晶间扩散。特别地，将退火温度T_A设置为大致等于（高达10℃的公差）或者高于第二磁性粉末的熔融温度T_M2，但是低于第一磁性粉末的熔融温度T_M1。

根据进一步的方面，将退火温度设置为与烧结温度相比更低，优选地更低至少10℃，更优选地更低至少30℃。根据进一步的方面，将退火温度设置为与烧结温度减去100℃相比更低。

根据一个方面，退火温度T_A可以例如是至多1073℃，优选地至多1000℃。根据进一步的方面，退火温度T_A大于700℃，优选地大于800℃。

根据进一步的方面，退火时间t_a与烧结时间相比更长，优选地是烧结时间的至少2倍或者更多倍，更优选地为5倍。退火时间t_a可以例如是至少1小时或者甚至至少2小时。退火时间t_a足够长，以允许HRE沿晶界扩散和分布。根据进一步的方面，退火时间t_a为至多10小时。

根据一个方面，设置退火条件，特别是退火时间，用于HRE的主要部分从HRE储库区带到晶界相的晶间扩散。换句话说，退火造成在烧结后剩余在HRE储库区带中的HRE的多于50％（以质量百分比计）、优选地多于70％扩散到晶间相中。根据一个方面，退火时间可以被设置为使得在退火之后，来自HRE储库区带的HRE可以已经基本扩散到主体中，并且HRE储库区带可以基本消失。

退火步骤S3优选地在0.1巴或者更低气压的惰性气体气氛中或者真空下进行。

可选地，可以在退火处理之后进行老化处理。老化处理在与退火温度相比更低的温度下执行，优选地从200℃到与第二磁性粉末的熔融温度相比更低的温度。气氛优选地是真空或者惰性气体。老化处理的时间可以从1分钟到10小时。

接下来，描述与烧结永磁体有关的方面。

根据一个方面，烧结磁体包括具有本文中所描述的R-T-B结构的主晶相（即构成磁体的主体体积），以及本文中所描述的晶粒之间的包含HRE的晶界相。特别地，包含HRE的晶界相包含至少一种重稀土元素（HRE），其浓度（以质量百分比计）与主相相比更高。根据一个方面，该条件特别是在距磁体的最近表面至少3mm、优选地至少6mm或者甚至至少10mm的深度处，即在磁体的内部区域中大于距最近磁体表面的这些距离处实现。

根据一个方面，磁体是单个烧结体，即不是由多个单独烧结体组装而成的。

根据一个方面，烧结磁体具有至少6mm，优选地至少12mm或者甚至20mm的厚度（最小直径）。

根据进一步的方面，磁体的平均密度为至少4.0g/cm³和/或至多8.5g/cm³。根据进一步的方面，磁体是通过本文中所描述的方法可生产的。

根据进一步的方面，磁体不仅在大距离上平均时而且在小距离上平均时都具有基本上均匀的宏观特性（诸如密度、元素组分、矫顽力）。例如，当这些宏观特性以2mm的尺度、优选地以500μm的尺度平均时，磁体已经具有基本上均匀的宏观特性。在本文中，“基本上均匀”意味着小于30％、优选地小于10％或者甚至5％的偏差。

接下来，描述与磁体的可能用途有关的方面。

根据一个方面，磁体被用作电机中的永磁体。根据进一步的方面，电机是电动马达、发电机、电力变压器、仪表变压器、线性运动设备、磁偏置电感器和磁致动器中的至少一个。根据一个方面，电机是同步电机。

Claims

1.一种烧结磁体的制造方法，所述方法包括：

a)由第一磁性粉末和第二磁性粉末形成预烧结体，使得所述第二磁性粉末的至少一部分被提供在所述预烧结体的至少一个内部部分处并且从至少两个相对的侧被所述第一磁性粉末包围，

其中所述第一磁性粉末具有R-T-B结构，其中R是从Y、Ce、La、Pr、Nd、Sm、Eu和Gd组成的组中选择的至少一种，并且T是包括Fe的一种或者多种过渡金属元素，

其中所述第二磁性粉末包含至少一种重稀土元素HRE，

其中所述第一磁性粉末的熔融温度T_M1与所述第二磁性粉末的熔融温度T_M2相比更高，

所述预烧结体具有至少6mm的厚度，

b)在与所述第二磁性粉末的熔融温度T_M2相比更高并且与所述第一磁性粉末的熔融温度T_M1相比更低的温度T_s下烧结所述预烧结体，从而由所述第一磁性粉末创建在晶粒之间具有晶界相的主晶相，并且由所述第二磁性粉末创建HRE储库区带，其中所述烧结是放电等离子烧结；

c)在与所述烧结温度T_s相比更低的退火温度T_A下对所述烧结的预烧结体进行退火，从而引起HRE从所述HRE储库区带到所述晶界相的晶间扩散，使得在所述退火之后，所述晶界相包含浓度与主相相比更高的至少一种重稀土元素HRE。

2.根据权利要求1所述的方法，其中R-T-B结构是Nd-Fe-B结构。

3.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中至少一种重稀土元素HRE包括Dy或者Tb。

4.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中第二磁性粉末是共晶合金或者近共晶合金。

5.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中第一磁性粉末的熔融温度T_M1与第二磁性粉末的熔融温度T_M2相比更高至少20℃。

6.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中第二磁性粉末被提供在预烧结体的多个HRE储库区带中，所述HRE储库区带每个从至少两个相对的侧被第一磁性粉末包围。

7.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中HRE储库区带彼此间隔至多6mm。

8.根据前述权利要求7中的任何一个所述的方法，其中HRE储库区带彼此间隔至多3mm。

9.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中HRE储库区带中的至少一个位于距所述预烧结体的最近表面至少3mm的深度处。

10.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中T_M2≤ T_A + 10℃。

11.根据前述权利要求10中的任何一个所述的方法，其中T_M2≤ T_A。

12.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中设置退火时间和退火温度，以用于HRE的主要部分从HRE储库区带到晶界相的晶间扩散。

13.根据前述权利要求1-2中的任何一个所述的方法，其中退火温度被设置为与烧结温度相比更低，和/或与第二磁性粉末的熔融温度相比更高。