CN111696741A - 磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆 - Google Patents

磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆。本发明的目的在于提高磁铁材料的顽磁力。磁铁材料通过组成式1：RxNbyBtM100‑x‑y‑t(R为选自由稀土类元素构成的组中的至少一个元素，M为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素，x为满足6.2<x≤8原子％的数，y为满足0.75≤x/(x+y)≤0.95的数，t为满足0≤t<12原子％的数)表示，其具备具有选自由TnMn12型结晶相及TbCu7型结晶相构成的组中的至少一个结晶相的主相，由z＝(100‑x‑y‑t)/(x+y)定义的z为满足7.5≤z≤12的数。

Description

磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆
本申请以日本专利申请2019-046978(申请日：2019/3/14)作为基础，由上述申请享受优先权。本申请通过参照上述申请，包含该申请的全部内容。
技术领域
实施方式涉及磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆。
背景技术
永磁铁例如被用于包括马达、发电机等旋转电机、扬声器、测量设备等电气设备、汽车、铁道车辆等车辆的广泛的领域的制品。近年来，要求上述制品的小型化、高效率化，要求具有高磁化及高顽磁力的高性能的永磁铁。
作为高性能的永磁铁的例子，可列举出例如Sm-Co系磁铁、Nd-Fe-B系磁铁等稀土类磁铁。在这些磁铁中，Fe或Co有助于饱和磁化的增大。另外，在这些磁铁中包含Nd或Sm等稀土类元素，来源于结晶场中的稀土类元素的4f电子的行为而带来大的磁各向异性。由此，能够得到大的顽磁力。
发明内容
本发明所要解决的课题是提高磁铁材料的顽磁力。
实施方式的磁铁材料通过组成式1：RxNbyBtM100-x-y-t(R为选自由稀土类元素构成的组中的至少一个元素，M为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素，x为满足6.2<x≤8原子％的数，y为满足0.75≤x/(x+y)≤0.95的数，t为满足0≤t<12原子％的数)表示，具备具有选自由TnMn12型结晶相及TbCu7型结晶相构成的组中的至少一个结晶相的主相，由z＝(100-x-y-t)/(x+y)定义的z为满足7.5≤z≤12的数。
附图说明
图1是表示永磁铁马达的例子的图。
图2是表示可变磁通马达的例子的图。
图3是表示发电机的例子的图。
图4是表示铁道车辆的构成例的示意图。
图5是表示汽车的构成例的示意图。
(符号说明)
11永磁铁马达、13转子、14铁心、15永磁铁、21可变磁通马达、23转子、24铁心、25固定磁铁、26可变磁铁、31发电机、32定子、33转子、34涡轮、35轴、36刷子、100铁道车辆、101旋转电机、200汽车、201旋转电机。
具体实施方式
以下，对于实施方式，参照附图进行说明。需要说明的是，附图是示意性的图，例如厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等有时与现实的情况不同。另外，在实施方式中，对于实质上同一构成要素标注同一符号并省略说明。
(第1实施方式)
实施方式的磁铁材料含有稀土类元素、M元素(M为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素)、Nb元素和B元素。上述磁铁材料具备以含有高浓度的M元素的结晶相作为主相的金属组织。通过提高主相中的M元素浓度，能够提高饱和磁化。主相是磁铁材料中的各结晶相及非晶质相中的体积占有率最高的相。上述磁铁材料也可以包含副相。副相例如为存在于主相的晶粒间的晶界相或微细结晶相、杂质相等。作为含有高浓度的M元素的结晶相，例如可列举出ThMn12型结晶相、TbCu7型结晶相。
通过除了稀土类元素及M元素以外还添加Nb元素和B元素，能够提高非晶质的形成能力，提高顽磁力。上述磁铁材料的用途之一有粘结磁铁和使用了其的马达。近年来，马达的小型化、高速化的需求增加，伴随于此，对于磁铁的耐热性提高的要求提高。为了提高耐热性，需要提高顽磁力。
关于具有大的磁各向异性的磁铁材料，用于表现出顽磁力的有效的方法之一有将磁铁材料中的晶粒微细化的方法。因而，主相优选具有微晶。微晶例如通过使用液体骤冷法制作非晶质的薄带、之后实施适当的热处理进行晶粒的析出和生长来形成。
通过将磁各向异性高的主相进行微细化，各个晶粒变得容易成为单磁畴状态，抑制反磁畴产生和磁畴壁传播而表现出高的顽磁力。由于晶体粒径过于微细的情况和过于粗大的情况均顽磁力变低，所以主相的平均晶体粒径优选为0.1nm～100nm，进一步优选为0.5nm～80nm，更进一步优选为1nm～60nm，再进一步优选为3nm～50nm。另外，通过缩窄主相的粒径分布，能够提高角型比。
作为晶界相，也可以形成非磁性或弱磁性的晶界相。由此，晶粒间的磁结合被切断，抑制反磁畴的产生、磁畴壁的传播的效果提高，能够提高顽磁力。
为了提高顽磁力，需要控制稀土类元素、M元素、Nb元素、B元素的各添加量。实施方式的磁铁材料例如由组成式1：RxNbyBtM100-x-y-t表示。需要说明的是，磁铁材料也可以包含不可避免的杂质。
R元素为稀土类元素，是给磁铁材料带来大的磁各向异性、能够对永磁铁赋予高顽磁力的元素。R元素具体而言为选自由钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pr)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镥(Lu)构成的组中的至少一个元素，特别优选使用Sm。例如，在使用包含Sm的多个元素作为R元素的情况下，通过将Sm浓度设定为可作为R元素适用的元素整体的50原子％以上，能够提高磁铁材料的性能、例如顽磁力。
R元素的添加量x例如优选为满足6.2<x≤8原子％的数。x过少的情况和过多的情况均析出异相而顽磁力降低。R元素的添加量x更优选为满足6.3≤x≤7.7原子％的数、进而满足6.4≤x≤7.5原子％的数、更进而满足6.5≤x≤7.4原子％的数。
铌(Nb)是对于包含高浓度的M元素的结晶相的稳定化有效的元素。另外，是对于促进非晶质化有效的元素。Nb元素的添加量y通过按照在与R元素的添加量x之间满足特定的关系式的方式进行调整，能够提高磁铁材料的性能、例如顽磁力。Nb元素的添加量y例如优选为满足0.75≤x/(x+y)≤0.95的数。
在x/(x+y)低于0.75的情况下，由于晶体结构中的Sm浓度降低、磁铁材料的磁各向异性降低、或主相的稳定性降低、例如变得容易分解成α-Fe相和R2Fe14B相等理由而变得难以得到高的顽磁力。
在x/(x+y)大于0.95的情况下，Nb的量变得过少而非晶质化变得困难，顽磁力降低。更优选为满足0.76≤x/(x+y)≤0.93的数，进一步优选为满足0.77≤x/(x+y)≤0.9的数。
Nb元素的50原子％以下也可以被置换成选自由锆(Zr)、钽(Ta)及铪(Hf)构成的组中的至少一个元素。Zr元素、Ta元素及Hf元素是对于结晶相的稳定化、非晶质化有效的元素。
M元素为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素，是承担磁铁材料的高饱和磁化的元素。就Fe和Co而言由于Fe的磁化更高，所以优选M元素的50原子％以上为Fe。通过在M元素中加入Co，磁铁材料的居里温度上升，能够抑制高温区域中的饱和磁化的降低。另外，通过加入少量Co，与Fe单独的情况相比能够提高饱和磁化。另一方面，若提高Co比率则会导致各向异性磁场的降低。进而，若Co比率过高，则还导致饱和磁化的降低。因此，通过适当地控制Fe与Co的比率，能够同时实现高的饱和磁化、高的各向异性磁场、高的居里温度。若将组成式1的M记载为(Fe1-mCom)，则优选的m的值为0.01≤m<0.7，更优选为0.01≤m<0.5，进一步优选为0.01≤m≤0.3。M元素的20原子％以下也可以被置换成选自由铝(Al)、硅(Si)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、钒(V)、钛(Ti)、铜(Cu)、钽(Ta)、钨(W)、钼(Mo)及镓(Ga)构成的组中的至少一个元素。上述元素例如有助于构成主相的晶粒的生长。
硼(B)是对于促进非晶质化有效的元素。通过适当控制B元素的添加量t，可以通过单辊骤冷法等工业生产率高的方法得到非晶质的薄带。B元素的添加量t优选为例如满足0≤t<12原子％的数。在B元素过多的情况下，变得容易形成R2Fe14B相等异相，顽磁力降低。即使实质上不包含B元素，也能够非晶质化，但在使用单辊法的情况下，需要加快辊周速来提高冷却速度，工业生产率降低。B元素的添加量t更优选为满足0.5≤t≤11原子％的数，进一步优选为满足1≤t≤10.8原子％的数，进一步优选为满足2≤t≤10.5原子％的数。
R元素的一部分也可以被Y元素置换。此时，磁铁材料例如通过组成式2：(R1-uYu)xNbyBtM100-x-y-t表示。需要说明的是，磁铁材料也可以包含不可避免的杂质。关于R元素、Nb元素、B元素、M元素的说明，可以适当援引上述说明。
Y元素是对于包含高浓度的M元素的结晶相、例如ThMn12型结晶相、TbCu7型结晶相的稳定化有效的元素。包含高浓度的M元素的结晶相越提高M元素浓度则饱和磁化变得越高，越能够提高磁铁特性，但若M元素浓度变高，则晶体结构变得不稳定，因主相的分解、α-Fe或α-(Fe，Co)相的析出而顽磁力降低。与此相对，通过将R元素的一部分以Y元素进行置换，能够提高包含高浓度的M元素的结晶相的稳定性，能够进一步提高M元素浓度。由此，能够兼顾高顽磁力和高磁化。Y元素的添加量u优选为满足0.01≤u≤0.5原子％的数。在u过少的情况下，稳定化的效果少，在u过大的情况下，磁各向异性降低，顽磁力降低。u更优选为满足0.02≤u≤0.4原子％的数，进一步优选为0.05≤u≤0.3原子％。
需要说明的是，在通过组成式1或组成式2表示的磁铁材料中，由(100-x-y-t)/(x+y)定义的z的值与M元素的添加量成正比，z的值越大越可得到高磁化。z优选为满足7.5≤z≤12的数。在z低于7.5的情况下M元素浓度变低，磁化降低。在z大于12的情况下，无法避免α-Fe或α-(Fe，Co)相的析出，顽磁力降低。z更优选为满足8≤z≤12的数，进一步优选为8.5≤z≤12，更进一步优选为满足9<z≤12的数，再进一步优选为满足9.5≤z≤12的数。在由组成式2表示的磁铁材料的情况下，优选为满足9<z≤12的数，进一步优选为满足9.5≤z≤12的数。通过将R的一部分以Y元素进行置换，包含高浓度的M元素的结晶相的稳定性提高，变得容易以z的值大的组成提高顽磁力。
在由组成式2表示的磁铁材料中，R元素和Y元素的添加量x和Nb的添加量y优选为分别满足4≤x≤11原子％、0≤y≤6.5原子％的数，y更优选为满足0.75≤x/(x+y)≤0.95的数。进一步优选为满足0.76≤x/(x+y)≤0.93的数，更进一步优选为满足0.77≤x/(x+y)≤0.9的数。另外，x更优选为满足6.2<x≤8原子％的数，进一步优选为满足6.3≤x≤7.7原子％的数，更进一步优选为满足6.4≤x≤7.5原子％的数，再进一步优选为满足6.5≤x≤7.4原子％的数。
实施方式的磁铁材料也可以进一步包含A元素。A元素为选自由氮(N)、碳(C)、氢(H)及磷(P)构成的组中的至少一个元素。A元素具有侵入结晶晶格内、例如产生使结晶晶格扩大及使电子结构发生变化中的至少一者的功能。由此，能够使居里温度、磁各向异性、饱和磁化发生变化。A元素除了不可避免的杂质以外也可以不一定必须添加。
实施方式的磁铁材料可以是通过液体骤冷法(熔体纺丝法)制作的骤冷合金薄带的形态，也可以是以骤冷合金薄带作为原料素材的例如粉末状等。薄带的平均厚度优选为10μm～60μm。在薄带过薄的情况下，表面劣化层的比例增加，磁铁特性、例如磁化降低。另外，在薄带过厚的情况下，在薄带内变得容易产生冷却速度的分布，顽磁力降低。薄带的平均厚度优选为15μm～50μm，进一步优选为20μm～40μm。
实施方式的磁铁材料的固有顽磁力为300kA/m～2500kA/m。为了提高耐热性，更优选为500kA/m～2500kA/m，进一步优选为600kA/m～2500kA/m，更进一步优选为610kA/m～2500kA/m，再进一步优选为620kA/m～2500kA/m，又进一步优选为640kA/m～2500kA/m。
实施方式的磁铁材料的剩余磁化为0.7T～1.6T。剩余磁化越高，对于马达的小型化等越有效。剩余磁化优选为0.75T～1.6T，进一步优选为高于0.8T且1.6T以下。
磁铁材料的组成例如可以通过高频电感耦合等离子体-发光光谱分析法(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy：ICP-AES)、扫描电子显微镜-能量色散型X射线光谱法(Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：SEM-EDX)、透射电子显微镜-能量色散型X射线光谱法(TransmissionElectron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：TEM-EDX)、扫描型透射电子显微镜-能量色散型X射线光谱法(Scanning Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：STEM-EDX)等来测定。各相的体积比率可以并用利用电子显微镜或光学显微镜的观察和X射线衍射等综合地来判断。
主相的平均粒径如下那样求出。相对于在磁铁材料的断面中使用STEM-EDX特定的主相晶粒，选择任意的粒，相对于所选择的粒，画出两端与别的相相接的最长的直线A。接着，在该直线A的中点处，画出与直线A垂直、并且两端与别的相相接的直线B。将该直线A和直线B的长度的平均设定为相的径D。通过上述步骤求出1个以上的任意的相的D。对于一个样品在5个视野算出上述D，将各D的平均定义为相的径(D)。作为磁铁材料的断面，使用试样的具有最大面积的表面的实质性中央部的断面。
骤冷合金薄带的平均厚度例如如下那样求出。对于10mm以上的薄带片，使用千分尺测定厚度。对于10个以上的薄带片测定厚度，通过求出除了最大值和最小值以外的值的平均值，算出薄带的平均厚度。
磁铁材料的顽磁力、磁化等磁铁特性例如使用振动试样型磁力计(VibratingSample Magetometer：VSM)来算出。
接着，对实施方式的磁铁材料的制造方法例进行说明。首先，制造包含磁铁材料所需的规定元素的合金。例如，可以使用电弧熔化法、高频熔化法、模具铸造法、机械合金化法、机械磨削法、气体雾化法、还原扩散法等来制造合金。
将上述合金熔化并进行骤冷。由此，将合金非晶质化。熔化后的合金例如使用液体骤冷法(熔体纺丝法)被冷却。在液体骤冷法中，将合金熔融金属喷射到高速旋转的辊上。辊可以是单辊型，也可以是双辊型，材质主要使用铜等。通过控制喷射的熔融金属的量或旋转的辊的周速，可以控制熔融金属的冷却速度。合金的非晶质化的程度可以通过组成和冷却速度来控制。另外，在上述的合金制作时通过使用气体雾化法等已经得到非晶质合金的情况下，也可以不重新实施骤冷工序。
对于上述非晶质化后的合金或合金薄带实施热处理。由此，将主相结晶化，能够形成具备具有微晶的主相的金属组织。例如，在Ar中或真空中等不活泼性气氛下在500℃～1000℃的温度下进行5分钟～300小时的加热。
在温度过低的情况下，结晶化或均匀化变得不充分而顽磁力降低。另外，在温度过高的情况下，通过主相的分解等而生成异相，顽磁力或角型性降低。加热温度例如更优选为520℃～800℃，进一步优选为540℃～700℃，更进一步优选为550℃～650℃。
在加热时间过短的情况下，结晶化或均匀化变得不充分而顽磁力降低。在加热时间过长的情况下，通过主相的分解等而生成异相，顽磁力或角型性降低。优选的加热时间为15分钟～150小时，进一步优选为30分钟～120小时，更进一步优选为1小时～120小时，再进一步优选为2小时～100小时，又进一步优选为3小时～80小时。
在加热后通过炉冷或水中骤冷、气体骤冷、油中骤冷等方法将结晶化后的合金或薄带进行冷却。
在上述合金中也可以侵入A元素。在使A元素侵入合金的工序之前，优选将合金粉碎而制成粉末。在A元素为氮的情况下，通过在约0.1个大气压～100个大气压的氮气或氨气等气氛中，在200℃～700℃的温度下将合金进行1小时～100小时加热，能够使合金氮化，使N元素侵入合金中。在A元素为碳的情况下，通过在约0.1个大气压～100个大气压的C2H2、CH4、C3H8、或CO气体或甲醇的加热分解气体的气氛中，在300℃～900℃的温度范围内将合金进行1小时～100小时加热，能够使合金碳化，使C元素侵入合金中。在A元素为氢的情况下，通过在约0.1～100个大气压的氢气或氨气等气氛中，在200～700℃的温度范围内将合金进行1～100小时加热，能够使合金氢化，使H元素侵入合金中。在A元素为磷的情况下，能够使合金磷化，使P元素侵入合金中。
通过上述工序来制造磁铁材料。另外，通过将上述合金或薄带进行粉碎来制造磁铁粉末。进而，使用上述磁铁材料或磁铁粉末来制造永磁铁。示出磁铁制造工序的一个例子。
通过将磁铁材料进行加压烧结，能够形成具有烧结体的永磁铁。作为加压烧结的方法，可以适用在用压制成型机加压后进行加热而烧结的方法、采用放电等离子体烧结法的方法、采用热压的方法、采用热加工法的方法等。例如，通过将磁铁材料使用气流磨或球磨机等粉碎装置进行粉碎，在1～2T左右的磁场中以1吨左右的压力进行磁场取向压制，从而得到成型体。通过将所得到的成型体在Ar中或真空中等不活泼性气体气氛中进行加热并进行烧结来制作烧结体。通过对烧结体在不活泼性气氛中等中适当施加热处理，可以制造永磁铁。
另外，通过将上述磁铁材料粉碎，用粘合剂使粉碎物固定并混合，可以制造粘结磁铁。作为粘合剂，例如可以使用热固化性树脂、热塑性树脂、低熔点合金、橡胶材料等。作为成型方法，例如可以使用压缩成型法、喷射成型法。
(第2实施方式)
具备第1实施方式的磁铁材料的永磁铁可以在各种马达或发电机中使用。另外，也可以作为可变磁通马达或可变磁通发电机的固定磁铁或可变磁铁使用。通过使用第1实施方式的永磁铁，构成各种马达或发电机。在将第1实施方式的永磁铁适用于可变磁通马达的情况下，对于可变磁通马达的构成或驱动系统，例如可以适用日本特开2008-29148号公报、日本特开2008-43172号公报中公开的技术。
接着，对于具备上述永磁铁的马达和发电机，参照附图进行说明。图1是表示永磁铁马达的图。在图1中所示的永磁铁马达11中，在定子(固定子)12内配置有转子(旋转子)13。在转子13的铁心14中，配置有第1实施方式的永磁铁即永磁铁15。通过使用第1实施方式的永磁铁，基于各永磁铁的特性等，能够谋求永磁铁马达11的高效率化、小型化、低成本化等。另外，上述永磁铁也可以插入同步磁阻马达的磁通屏蔽部分中。由此，能够提高同步磁阻马达的功率因数。
图2是表示可变磁通马达的图。在图2中所示的可变磁通马达21中，在定子(固定子)22内配置有转子(旋转子)23。在转子23的铁心24中，作为固定磁铁25及可变磁铁26配置有第1实施方式的永磁铁。可变磁铁26的磁通密度(磁通量)可以被设定为可变。可变磁铁26由于其磁化方向与Q轴方向正交，所以不会受到Q轴电流的影响，可以通过D轴电流而磁化。在转子23上设置有磁化绕组(未图示)。成为通过使电流从磁化电路流入该磁化绕组中从而其磁场直接作用于可变磁铁26的结构。
根据第1实施方式的永磁铁，能够得到适于固定磁铁25的顽磁力。在将第1实施方式的永磁铁适用于可变磁铁26的情况下，只要通过变更制造条件，例如将顽磁力控制在100kA/m～500kA/m的范围内即可。需要说明的是，在图2中所示的可变磁通马达21中，可以在固定磁铁25及可变磁铁26中的任一者中均使用第1实施方式的永磁铁，也可以在某一个磁铁中使用第1实施方式的永磁铁。可变磁通马达21由于能够以小的装置尺寸输出大的转矩，所以适于要求马达的高输出/小型化的混合动力汽车或电动汽车等的马达。
图3表示发电机。图3中所示的发电机31具备使用了上述永磁铁的定子(固定子)32。配置于定子(固定子)32的内侧的转子(旋转子)33通过轴35与设置于发电机31的一端的涡轮34连接。涡轮34例如通过从外部供给的流体进行旋转。需要说明的是，代替通过流体而进行旋转的涡轮34，也可以通过传递汽车的再生能量等动态旋转而使轴35旋转。对于定子32和转子33，可以采用各种公知的构成。
轴35与相对于转子33配置于与涡轮34相反侧的整流子(未图示)接触，通过转子33的旋转而产生的电动势作为发电机31的输出功率通过相分离母线及主变压器(未图示)升压至系统电压后被送电。发电机31可以是通常的发电机及可变磁通发电机中的任一者。需要说明的是，在转子33中由伴随来自涡轮34的静电或发电的轴电流产生带电。因此，发电机31具备用于使转子33的带电放电的刷子36。
如以上那样，通过将上述永磁铁适用于发电机，可得到高效率化、小型化、低成本化等效果。
上述旋转电机例如也可以搭载于铁道交通中利用的铁道车辆(车辆的一个例子)中。图4是表示具备旋转电机101的铁道车辆100的一个例子的图。作为旋转电机101，可以使用上述图1、2的马达、图3的发电机等。在搭载有上述旋转电机作为旋转电机101的情况下，旋转电机101例如可以作为通过利用从架线供给的电力或从铁道车辆100中搭载的二次电池供给的电力来输出驱动力的电动机(马达)利用，也可以作为将动能转换成电力而对铁道车辆100内的各种负荷供给电力的发电机(发电机)利用。通过利用实施方式的旋转电机那样的高效率的旋转电机，能够节能地使铁道车辆行驶。
上述旋转电机也可以搭载于混合动力汽车或电动汽车等汽车(车辆的其它例子)上。图5是表示具备旋转电机201的汽车200的一个例子的图。作为旋转电机201，可以使用上述图1、2的马达、图3的发电机等。在搭载有上述旋转电机作为旋转电机201的情况下，旋转电机201也可以作为输出汽车200的驱动力的电动机、或将汽车200的行驶时的动能转换成电力的发电机利用。另外，上述旋转电机例如也可以搭载于产业设备(产业用马达)、空调设备(空调、热水器压缩机马达)、风力发电机或电梯(卷扬机)上。
实施例1
(实施例1-4)
称量适量的原料，使用电弧熔化法制作了合金。接着，将合金熔化，将所得到的熔融金属通过单辊法进行骤冷，制作了骤冷合金薄带。将上述合金薄带在Ar气氛下在650℃的温度下加热4小时，进行了气体骤冷。磁铁材料的组成使用ICP-AES进行了评价。另外，使用VSM评价了永磁铁的顽磁力。将磁铁材料的组成、顽磁力及剩余磁化的评价结果示于表1中。
(实施例5-9)
称量适量的原料，使用电弧熔化法制作了合金。接着，将合金熔化，将所得到的熔融金属通过单辊法进行骤冷，制作了骤冷合金薄带。将上述合金薄带在Ar气氛下在630℃的温度下加热12小时，进行了气体骤冷。磁铁材料的组成使用ICP-AES进行了评价。另外，使用VSM评价了永磁铁的顽磁力及剩余磁化。将磁铁材料的组成、顽磁力及剩余磁化的评价结果示于表1中。
(实施例10-16)
称量适量的原料，使用电弧熔化法制作了合金。接着，将合金熔化，将所得到的熔融金属通过单辊法进行骤冷，制作了骤冷合金薄带。将上述合金薄带在Ar气氛下在600℃的温度下加热30小时，进行了气体骤冷。磁铁材料的组成使用ICP-AES进行了评价。另外，使用VSM评价了永磁铁的顽磁力及剩余磁化。将磁铁材料的组成、顽磁力及剩余磁化的评价结果示于表1中。
(比较例1-3)
称量适量的原料，使用电弧熔化法制作了合金。接着，将合金熔化，将所得到的熔融金属通过单辊法进行骤冷，制作了骤冷合金薄带。将上述合金薄带在Ar气氛下在640℃的温度下加热1小时，进行了气体骤冷。磁铁材料的组成使用ICP-AES进行了评价。另外，使用VSM评价了永磁铁的顽磁力及剩余磁化。将磁铁材料的组成、顽磁力及剩余磁化的评价结果示于表1中。
表1
组成 固有顽磁力(kA/m) 剩余磁化(T)
实施例1 Sm<sub>6.8</sub>Nb<sub>1.8</sub>Fe<sub>66.1</sub>Co<sub>16.5</sub>B<sub>8.8</sub> 640 0.87
实施例2 Sm<sub>7.2</sub>Nb<sub>1.6</sub>Fe<sub>65.8</sub>Co<sub>16.4</sub>Ti<sub>1.0</sub>B<sub>8.0</sub> 620 0.85
实施例3 Sm<sub>6.5</sub>Nb<sub>1.0</sub>Zr<sub>1.0</sub>Fe<sub>66.6</sub>Co<sub>16.7</sub>B<sub>8.2</sub> 610 0.88
实施例4 (Sm<sub>0.8</sub>Y<sub>0.2</sub>)<sub>6.0</sub>Nb<sub>1.5</sub>Fe<sub>65.1</sub>Co<sub>16.3</sub>Ti<sub>2.5</sub>B<sub>8.6</sub> 600 0.91
实施例5 Sm<sub>7.5</sub>Nb<sub>1.2</sub>Fe<sub>65.1</sub>Co<sub>16.3</sub>Si<sub>1.7</sub>B<sub>8.2</sub> 660 0.86
实施例6 Sm<sub>7.2</sub>Nb<sub>1.6</sub>Fe<sub>64.8</sub>Co<sub>16.2</sub>Cu<sub>1.2</sub>Si<sub>1.0</sub>B<sub>8.0</sub> 640 0.84
实施例7 (Sm<sub>0.8</sub>Y<sub>0.2</sub>)<sub>6.4</sub>Nb<sub>2.0</sub>Fe<sub>65.6</sub>Co<sub>16.4</sub>Si<sub>1.2</sub>B<sub>8.4</sub> 650 0.91
实施例8 (Sm<sub>0.85</sub>Y<sub>0.15</sub>)<sub>6.5</sub>Nb<sub>1.9</sub>Fe<sub>65.3</sub>Co<sub>16.3</sub>Ga<sub>1.5</sub>B<sub>8.5</sub> 600 0.88
实施例9 (Sm<sub>0.8</sub>Y<sub>0.2</sub>)<sub>6.6</sub>Nb<sub>1.8</sub>Fe<sub>64.7</sub>Co<sub>16.2</sub>Cu<sub>1.0</sub>Ga<sub>1.0</sub>B<sub>8.7</sub> 610 0.84
实施例10 Sm<sub>7.2</sub>Nb<sub>1.6</sub>Fe<sub>65.4</sub>Co<sub>16.3</sub>Si<sub>1.5</sub>B<sub>8.0</sub> 700 0.85
实施例11 Sm<sub>6.6</sub>Nb<sub>2.1</sub>Fe<sub>65.4</sub>Co<sub>16.4</sub>Si<sub>1.0</sub>B<sub>8.5</sub> 670 0.84
实施例12 Sm<sub>7.2</sub>Nb<sub>1.6</sub>Fe<sub>64.4</sub>Co<sub>16.1</sub>Ga<sub>1.0</sub>Si<sub>1.5</sub>B<sub>8.2</sub> 660 0.82
实施例13 Sm<sub>7.5</sub>Nb<sub>1.0</sub>Ta<sub>0.5</sub>Fe<sub>66.2</sub>Co<sub>16.5</sub>B<sub>8.3</sub> 610 0.85
实施例14 (Sm<sub>0.9</sub>Y<sub>0.1</sub>)<sub>6.7</sub>Nb<sub>1.9</sub>Fe<sub>65.4</sub>Co<sub>16.4</sub>Si<sub>1.5</sub>B<sub>8.1</sub> 660 0.93
实施例15 (Sm<sub>0.85</sub>Y<sub>0.15</sub>)<sub>6.7</sub>Nb<sub>1.5</sub>Fe<sub>66.5</sub>Co<sub>16.6</sub>B<sub>8.7</sub> 640 0.94
实施例16 (Sm<sub>0.85</sub>Y<sub>0.15</sub>)<sub>6.2</sub>Nb<sub>2.0</sub>Fe<sub>66.2</sub>Co<sub>16.6</sub>B<sub>9.0</sub> 640 0.92
比较例1 Sm<sub>6.1</sub>Nb<sub>2.5</sub>Fe<sub>66.1</sub>Co<sub>16.5</sub>B<sub>8.8</sub> 300 0.80
比较例2 Sm<sub>7.5</sub>Nb<sub>0.3</sub>Fe<sub>66.7</sub>Co<sub>16.7</sub>B<sub>8.8</sub> 65 0.60
比较例3 Sm<sub>5.0</sub>Nb<sub>1.5</sub>Fe<sub>68.4</sub>Co<sub>17.1</sub>B<sub>8.0</sub> 20 0.40
如表1中所示的那样，实施例1-16的磁铁材料通过组成式1或组成式2表示，由z＝(100-x-y-t)/(x+y)定义的z为满足7.5≤z≤12的数。另外，实施例1-16的磁铁材料具备具有选自由TnMn12型结晶相及TbCu7型结晶相构成的组中的至少一个结晶相的主相。进而，实施例1-16的磁铁材料的固有顽磁力为610kA/m以上，剩余磁化超过0.80T。
需要说明的是，上述实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其他的各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。
可以将上述的实施方式汇总为以下的技术方案。
(技术方案1)一种磁铁材料，其通过组成式1：RxNbyBtM100-x-y-t表示，
(R为选自由稀土类元素构成的组中的至少一个元素，M为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素，x为满足6.2<x≤8原子％的数，y为满足0.75≤x/(x+y)≤0.95的数，t为满足0≤t<12原子％的数)，
其具备具有选自由TnMn12型结晶相及TbCu7型结晶相构成的组中的至少一个结晶相的主相，
由z＝(100-x-y-t)/(x+y)定义的z为满足7.5≤z≤12的数。
(技术方案2)根据技术方案1所述的磁铁材料，其中，R元素的50原子％以上为Sm。
(技术方案3)根据技术方案1或技术方案2所述的磁铁材料，其中，Nb元素的50原子％以下被选自由Zr、Hf及Ta构成的组中的至少一个元素置换。
(技术方案4)根据技术方案1～技术方案3中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的50原子％以上为Fe。
(技术方案5)根据技术方案1～技术方案4中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的20原子％以下被选自由Ni、Cu、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Ta、W、Ti及Mo构成的组中的至少一个元素置换。
(技术方案6)一种磁铁材料，其通过组成式2：(R1-uYu)xNbyBtM100-x-y-t表示，
(R为选自由稀土类元素构成的组中的至少一个元素，M为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素，x为满足4≤x≤11原子％的数，y为满足0≤y≤6.5原子％的数，t为满足0≤t<12原子％的数，u为满足0.01≤u≤0.5的数)，
其具备选自由TnMn12型晶体结构及TbCu7型晶体结构构成的组中的至少一个结构，
由z＝(100-x-y-t)/(x+y)定义的z为满足7.5≤z≤12的数。
(技术方案7)根据技术方案6所述的磁铁材料，其中，z为满足9<z≤12的数。
(技术方案8)根据技术方案6或技术方案7所述的磁铁材料，其中，R元素的50原子％以上为Sm。
(技术方案9)根据技术方案6～技术方案8中任一项所述的磁铁材料，其中，Nb元素的50原子％以下被选自由Zr、Hf及Ta构成的组中的至少一个元素置换。
(技术方案10)根据技术方案6～技术方案9中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的50原子％以上为Fe。
(技术方案11)根据技术方案6～技术方案10中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的20原子％以下被选自由Ni、Cu、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Ta、W、Ti及Mo构成的组中的至少一个元素置换。
(技术方案12)根据技术方案1～技术方案11中任一项所述的磁铁材料，其中，固有顽磁力为500kA/m以上。
(技术方案13)根据技术方案1～技术方案12中任一项所述的磁铁材料，其中，剩余磁化为0.75T以上。
(技术方案14)根据技术方案1～技术方案13中任一项所述的磁铁材料，其中，所述主相的平均晶体粒径为0.1nm～100nm。
(技术方案15)一种永磁铁，其具备技术方案1～技术方案14中任一项所述的磁铁材料和粘合剂。
(技术方案16)一种永磁铁，其具备技术方案1～技术方案14中任一项所述的磁铁材料的烧结体。
(技术方案17)一种旋转电机，其具备定子和转子，所述定子或所述转子具备技术方案15或技术方案16所述的永磁铁。
(技术方案18)根据技术方案17所述的旋转电机，其中，所述转子介由轴与涡轮连接。
(技术方案19)一种车辆，其具备技术方案17所述的旋转电机。
(技术方案20)根据技术方案19所述的车辆，其中，所述转子与轴连接，旋转被传递至所述轴。

Claims (20)

1.一种磁铁材料，其通过组成式1：RxNbyBtM100-x-y-t表示，
R为选自由稀土类元素构成的组中的至少一个元素，M为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素，x为满足6.2<x≤8原子％的数，y为满足0.75≤x/(x+y)≤0.95的数，t为满足0≤t<12原子％的数，
其具备具有选自由TnMn12型结晶相及TbCu7型结晶相构成的组中的至少一个结晶相的主相，
由z＝(100-x-y-t)/(x+y)定义的z为满足7.5≤z≤12的数。
2.根据权利要求1所述的磁铁材料，其中，R元素的50原子％以上为Sm。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的磁铁材料，其中，Nb元素的50原子％以下被选自由Zr、Hf及Ta构成的组中的至少一个元素置换。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的50原子％以上为Fe。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的20原子％以下被选自由Ni、Cu、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Ta、W、Ti及Mo构成的组中的至少一个元素置换。
6.一种磁铁材料，其通过组成式2：(R1-uYu)xNbyBtM100-x-y-t表示，
R为选自由稀土类元素构成的组中的至少一个元素，M为选自由Fe及Co构成的组中的至少一个元素，x为满足4≤x≤11原子％的数，y为满足0≤y≤6.5原子％的数，t为满足0≤t<12原子％的数，u为满足0.01≤u≤0.5的数，
其具备选自由TnMn12型晶体结构及TbCu7型晶体结构构成的组中的至少一个结构，
由z＝(100-x-y-t)/(x+y)定义的z为满足7.5≤z≤12的数。
7.根据权利要求6所述的磁铁材料，其中，z为满足9<z≤12的数。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的磁铁材料，其中，R元素的50原子％以上为Sm。
9.根据权利要求6至权利要求8中任一项所述的磁铁材料，其中，Nb元素的50原子％以下被选自由Zr、Hf及Ta构成的组中的至少一个元素置换。
10.根据权利要求6至权利要求9中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的50原子％以上为Fe。
11.根据权利要求6至权利要求10中任一项所述的磁铁材料，其中，M元素的20原子％以下被选自由Ni、Cu、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Ta、W、Ti及Mo构成的组中的至少一个元素置换。
12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的磁铁材料，其中，固有顽磁力为500kA/m以上。
13.根据权利要求1至权利要求12中任一项所述的磁铁材料，其中，剩余磁化为0.75T以上。
14.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述的磁铁材料，其中，所述主相的平均晶体粒径为0.1nm～100nm。
15.一种永磁铁，其具备权利要求1至权利要求14中任一项所述的磁铁材料和粘合剂。
16.一种永磁铁，其具备权利要求1至权利要求14中任一项所述的磁铁材料的烧结体。
17.一种旋转电机，其具备定子和转子，所述定子或所述转子具备权利要求15或权利要求16所述的永磁铁。
18.根据权利要求17所述的旋转电机，其中，所述转子通过轴与涡轮连接。
19.一种车辆，其具备权利要求17所述的旋转电机。
20.根据权利要求19所述的车辆，其中，所述转子与轴连接，旋转被传递至所述轴。
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