CN117012487A - 钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用。本发明的钕铁硼磁体材料包括位于晶间三角区的纳米晶富Cu相，纳米晶富Cu相的元素组成及其原子比为TM:RE:Cu:Ga＝(1～20)：(20～55):(25～70):(1～15)，纳米晶富Cu相与晶间三角区的体积比为4～12％，其中TM包括Fe和/或Co，RE为稀土元素。本发明的钕铁硼磁体材料可以在不使用或少使用重稀土的情况下提高内禀矫顽力，降低成本，同时保持较高的剩磁、磁能积和方形度性能。

Description

钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用
技术领域
本发明具体涉及一种钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用。
背景技术
以Nd2Fe14B为主要成分的钕铁硼永磁材料具有较高的剩磁、矫顽力和最大磁能积，综合磁性能优良，广泛应用于计算机、通讯、国防等高技术领域。电机是钕铁硼永磁的主要应用领域，其中，在混合动力汽车(HEV)中的应用尤其引人注目。驱动电机作为新能源汽车的核心部件，使得用于驱动电机的高矫顽力钕铁硼磁体材料具有广阔的应用前景；同时，驱动电机性能的提高破事高矫顽力钕铁硼磁体材料的性能改善，以满足驱动电机生产企业对磁体性能的要求。
在烧结钕铁硼母合金中添加一定量的重稀土元素Tb和Dy，能有效提高磁体的矫顽力，但是Tb和Dy贵为战略金属，其储量有限，价格昂贵，而且在带来矫顽力提高的同时牺牲剩磁及磁能积。因此，如何在不使用重稀土或少使用重稀土的情况下提高内禀矫顽力对于降低钕铁硼磁体材料的成本具有重要意义。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术依赖重稀土元素提高钕铁硼磁体材料的矫顽力导致成本高昂、原料来源受限以及剩磁和磁能积降低的缺陷，提供了一种钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用，本发明的钕铁硼磁体材料可以在不使用或少使用重稀土的情况下提高内禀矫顽力，降低成本，同时保持较高的剩磁、磁能积和方形度性能。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
本发明提供了一种钕铁硼磁体材料，其包括位于晶间三角区的纳米晶富Cu相，所述纳米晶富Cu相的元素组成及其原子比为TM:RE:Cu:Ga＝(1～20)：(20～55):(25～70):(1～15)，所述纳米晶富Cu相与所述晶间三角区的体积比为4～12％，其中TM包括Fe和/或Co，RE为稀土元素。
本发明的某些较佳实施例中，所述TM为Fe和/或Co。
所述纳米晶富Cu相中，所述TM所占的原子百分比较佳地为5～15％，更佳地为7％、10％、12％、13％、14％或15％。
和/或，所述纳米晶富Cu相中，所述RE所占的原子百分比较佳地为25～55％，更佳地为30～50％，例如26％、32％、34％、38％、39％、44％、50％。
和/或，所述纳米晶富Cu相中，所述Cu所占的原子百分比较佳地为30～60％，更佳地为35～55％，例如45％、58％、52％、33％、42％或31％。
和/或，所述纳米晶富Cu相中，所述Ga所占的原子百分比为1～10％，较佳地为2％、4％、7％、9％或10％。
或者，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe5～15RE25～40Cu45～60Ga2～9，其中数字分别为各元素所占原子百分比；
或者，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe10～15RE30～50Cu30～44Ga7～10，其中数字分别为各元素所占原子百分比；
本发明的某些较佳实施例中，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe7RE39Cu45Ga9，其中数字代表各元素所占的原子百分比。
本发明的某些较佳实施例中，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe12RE26Cu58Ga4，其中数字代表各元素所占的原子百分比。
本发明的某些较佳实施例中，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe14RE32Cu52Ga2，其中数字代表各元素所占的原子百分比。
本发明的某些较佳实施例中，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe10RE50Cu33Ga7，其中数字代表各元素所占的原子百分比。
本发明的某些较佳实施例中，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe13RE38Cu42Ga7，其中数字代表各元素所占的原子百分比。
本发明的某些较佳实施例中，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe14RE34Cu42Ga10，其中数字代表各元素所占的原子百分比。
本发明中，所述纳米晶富Cu相与所述晶间三角区的体积比较佳地为4～9％，例如4.5％、4.2％、6.1％、6.6％、7.5％、7.8％或8.5％。
本领域技术人员均知晓，所述晶间三角区指的是三个晶粒之间形成的晶间相。
本发明还提供了一种钕铁硼磁体材料，以质量百分比计，其包括如下含量的各组分：Cu：0.20～0.9wt％；Ga：0.02～0.35wt％；且Cu和Ga的含量满足2≤Cu/Ga≤15，公式中Cu和Ga分别代表Cu和Ga的质量百分比；其中，百分比均为占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比，所述铁硼磁体材料的全部组分含量之和为100％。
本发明中，所述Cu的含量较佳地为0.25～0.8wt％，例如0.25wt％、0.35wt％、0.50wt％、0.60％或0.75％。
本发明中，所述Ga的含量较佳地为0.05～0.2wt％，例如0.10wt％、0.12wt％、0.16wt％或0.18wt％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料一般地还包括稀土元素RE。
其中，所述RE占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比可为本领域常规，较佳地为28～35wt.％，例如30wt.％、30.2wt.％、31wt.％、32wt.％或33wt.％。
其中，所述RE一般地至少包括Nd，较佳地还包括Nd和Pr。
所述RE包括Nd和Pr时，所述Nd的含量可为本领域常规，较佳地为23～32wt.％，例如23.25wt.％、24wt.％或24.75wt.％。
所述RE包括Nd和Pr时，所述Pr的含量可为本领域常规，较佳地为7～9wt.％，例如7.75wt.％、8wt.％或8.25wt.％。
本发明的某些较佳实施例中，所述RE还包括Dy。
其中，所述Dy的含量较佳地为0.1～0.5wt.％，更佳地为0.1～0.3wt.％，例如0.2wt.％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料一般还包括Al。
其中，所述Al的含量可为本领域常规，较佳地为0.05～2wt.％，更佳地为0.1～1.5wt.％，例如0.3wt.％、0.5wt.％、0.8wt.％或1.0wt.％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料一般还包括B。
其中，所述B的含量可为本领域常规，较佳地为0.85～1.1wt.％，例如0.95wt.％、0.96wt.％或0.98wt.％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料一般还包括Fe。
其中，所述Fe的含量可为本领域常规，较佳地为60～70wt.％，更佳地为62～69wt.％，例如63.7wt.％、65.01wt.％、65.66wt.％、67.17wt.％、67.27wt.％、67.07wt.％或67.32wt.％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料较佳地还包括Co。
其中，所述Co的含量可为本领域常规，较佳地为0.1～3wt.％，例如0.5wt.％、0.8wt.％或1.0wt.％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料较佳地还包括Zr。
其中，所述Zr的含量可为本领域常规，较佳地为0.05～1wt.％，例如0.1wt.％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料较佳地还包括Ti。
其中，所述Ti的含量可为本领域常规，较佳地为0.05～1wt.％，例如0.1wt.％。
本发明中，所述钕铁硼磁体材料较佳地还包括Nb。
其中，所述Nb的含量可为本领域常规，较佳地为0.1～0.3wt.％，例如0.15wt.％、0.18wt.％或0.20wt.％。
本发明的某一较佳实施例中，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：24.75％，Pr：8.25％，Al：1.00％，Cu：0.25％，Ga：0.12％，Co：0.80％，Nb：0.15％，B：0.98％和Fe：63.7％。
本发明的某一较佳实施例中，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：24.00％，Pr：8.00％，Al：0.80％，Cu：0.35％，Ga：0.16％，Co：0.50％，Zr：0.10％，Ti：0.10％，B：0.98％和Fe：65.01％。
本发明的某一较佳实施例中，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：23.25％，Pr：7.75％，Al：0.50％，Cu：0.50％，Ga：0.18％，Co：1.00％，Nb：0.20％，B：0.96％和Fe：65.66％。
本发明的某一较佳实施例中，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.50％，Ga：0.10％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.27％。
本发明的某一较佳实施例中，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.60％，Ga：0.10％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.17％。
本发明的某一较佳实施例中，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.50％，Ga：0.05％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.32％。
本发明的某一较佳实施例中，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.75％，Ga：0.05％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.07％。
本领域技术人员均知晓，Nd为钕，Fe为铁，B为硼，Tb为铽，Dy为镝，Co为钴，Cu为铜，Ga为镓，Al为铝，Mn为锰，Zr为锆，Ti为钛，Nb为铌。
本发明还提供了一种钕铁硼磁体材料的制备方法，其包括如下步骤：将如上所述的钕铁硼磁体材料的各组分制成磁石毛坯，再经时效处理后即得；所述时效处理包括一级时效和二级时效，所述二级时效的温度为440～480℃。
本发明中，所述磁石毛坯的制备方法可为本领域常规，一般地将如上所述的钕铁硼磁体材料的各组分依次经熔炼、铸造、粉碎、成型和烧结，即可。
其中，所述熔炼的温度可为本领域常规，较佳地为1550℃以下，更佳地为1480～1550℃，例如1520℃。
其中，所述熔炼较佳地在真空环境下进行，所述真空环境的绝压较佳地为2×10- 2Pa～8×10-2Pa，例如5×10-2Pa。
本其中，所述铸造的方法可为本领域常规，较佳地为速凝铸片法。
其中，所述铸造的温度可为本领域常规，较佳地为1390～1460℃，例如1410℃。
其中，所述铸造之后得到的合金铸片的厚度可为本领域常规，较佳地为0.25～0.40mm。
其中，所述粉碎的方法可为本领域常规，较佳地依次包括氢破粉碎和气流磨粉碎。
所述氢破粉碎一般地包括吸氢、脱氢和冷却处理。
所述氢破粉碎中，所述吸氢过程中的氢气压力可为本领域常规，较佳地为0.05～0.12MPa，更佳地为0.085MPa。
所述氢破粉碎中，所述脱氢可采用本领域常规的方法进行，较佳地为在抽真空的条件下进行升温。所述升温后的温度可为本领域常规，较佳地为300～600℃，例如500℃。
所述气流磨粉碎的气氛可为本领域常规，较佳地为氧化性气体含量不高于100ppm。
所述气流磨粉碎中，所述氧化性气体可为本领域常规，一般地包括氧气和/或水蒸气。
所述气流磨粉碎中研磨室的压力可为本领域常规，较佳地为0.5～1MPa，更佳地为0.7MPa。
所述气流磨粉碎后的粒径D50可为本领域常规，较佳地为3～6μm，例如4.2μm。
所述气流磨粉碎后的粒径分布可为本领域常规，较佳地D90/D10为3～5，更佳地为3.7。
其中，所述成型的方法可为本领域常规，一般地为磁场成型。
所述磁场成型中磁场的强度可为本领域常规，较佳地为1.8～2.5T。
较佳地，所述磁场成型在保护性气氛中进行。所述保护性气氛可为本领域常规，例如氮气。
其中，较佳地，所述成型前在所述粉碎后的粉末中加入润滑剂。
其中，所述润滑剂可为本领域常规，较佳地为硬脂酸锌。
所述润滑剂的添加量可为本领域常规，较佳地为0.05～0.15％，更佳地为0.10％，其中百分比为所述润滑剂与所述粉碎后的粉末的质量百分比。
其中，所述烧结可采用本领域常规的方法进行，较佳地在真空环境下进行。
所述真空条件可为本领域常规，一般地为绝压不高于10-2Pa，更佳地为5×10-3Pa。
其中，所述烧结的温度可为本领域常规，较佳地为1000～1100℃，例如1085℃。
其中，所述烧结的时间可为本领域常规，较佳地为4～8h，例如6h。
本发明中，所述一级时效可采用本领域常规的方法进行，一般地进行加热即可。
本发明中，所述一级时效的温度较佳地为800～1200℃，更佳地为900℃。
本发明中，所述一级时效的时间较佳地为2～4h，更佳地为3h。
本发明中，较佳地，所述一级时效结束后冷却至室温再进行所述二级时效。
本发明中，所述二级时效处理的温度较佳地为440℃、450℃、460℃或480℃。
本发明中，所述二级时效处理的时间较佳地为2～4h，更佳地为3h。
本发明还提供了一种如上所述的制备方法制得的钕铁硼磁体材料。
本发明还提供了一种如上所述的钕铁硼磁体材料作为电子元件在电机中的应用。
本发明中，所述电机较佳地为新能源汽车驱动电机、空调压缩机或工业伺服电机、风力发电机、节能电梯或扬声器组件。
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：本发明的钕铁硼磁体材料在减少了重稀土元素的使用或不添加重稀土元素的情况下仍能显著提高钕铁硼磁体材料的矫顽力和剩磁，成本低廉，规模化生产前景广阔。本发明的钕铁硼磁体材料的剩磁可均高于13kGs，甚至高达14.38kGs，内禀矫顽力可均高于20.10kOe，甚至高达26.20kOe；最大磁能积可均高于40MGOe，甚至高达49.23MGOe；方形度可均不低于0.98，甚至达到0.99。
附图说明
图1为实施例1的钕铁硼磁体材料的TEM图谱；
图2为实施例1的钕铁硼磁体材料的TEM-EDS图谱；其中箭头所指即为纳米晶富Cu相；
图3为实施例1的钕铁硼磁体材料高分辨TEM图谱。
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1～4和对比例1～5
各实施例和对比例分别按照表1所示的钕铁硼磁体材料的成分表配置原料，并按照下述步骤制备：
(1)熔炼：将配制好的原料放入真空度为5×10-2Pa的高频真空感应熔炼炉中，在1530℃温度下熔炼成熔融液。
(2)铸造：采用速凝铸片法，获得合金铸片，铸片厚度0.2～0.4mm，浇铸的温度为1420℃。
(3)粉碎：将步骤(2)的铸片依次进行氢破粉碎和气流磨粉碎。
氢破粉碎依次包括吸氢、脱氢、冷却处理。其中，吸氢在氢气压力0.085MPa的条件下进行；脱氢在边抽真空边升温的条件下进行，脱氢温度为500℃。
气流磨粉碎在氧化性气体(氧气和水分)含量100ppm以下进行，气流磨粉碎的研磨室压力为0.70MPa，粉碎后的粒径D50为4.1μm，D90/D10为3.7，得到钕铁硼磁体材料。
(4)成型：钕铁硼磁体材料中添加润滑剂硬脂酸锌，添加量为钕铁硼磁体材料的0.10wt％，然后在1.8～2.5T的磁场强度和氮气气氛保护下进行磁场成型。
(5)烧结：在5×10-3Pa的真空条件下进行烧结、冷却，烧结温度为1085℃，烧结时间为6h；冷却前通入氩气使气压达到0.05MPa。
(6)时效处理：一级时效的温度为900℃、时间为3h，冷却至室温；随后升温进行二级时效，二级时效的温度分别如表2所示，二级时效的时间为3h，得到钕铁硼磁体材料。
表1实施例和对比例钕铁硼磁体材料成分表/％
实施/对比例 Nd Pr Dy Al Cu Ga Co Zr Nb Ti B Fe
实施例1 24.75 8.25 / 1.00 0.25 0.12 0.80 / 0.15 / 0.98 余量
实施例2 24.00 8.00 / 0.80 0.35 0.16 0.50 0.10 / 0.10 0.98 余量
实施例3 23.25 7.75 / 0.50 0.50 0.18 1.00 / 0.20 / 0.96 余量
实施例4 30.00 / 0.20 0.30 0.50 0.10 0.50 / 0.18 / 0.95 余量
实施例5 30.00 / 0.20 0.30 0.60 0.10 0.50 / 0.18 / 0.95 余量
实施例6 30.00 / 0.20 0.30 0.50 0.05 0.50 / 0.18 / 0.95 余量
实施例7 30.00 / 0.20 0.30 0.75 0.05 0.50 / 0.18 / 0.95 余量
对比例1 24.75 8.25 / 1.00 0.25 0.20 0.80 / 0.15 / 0.98 余量
对比例2 24.75 8.25 / 1.00 1.00 0.3 0.80 / 0.15 / 0.98 余量
对比例3 24.75 8.25 / 1.00 0.15 0.06 0.80 / 0.15 / 0.98 余量
对比例4 24.75 8.25 / 1.00 0.25 0.12 0.80 / 0.15 / 0.98 余量
对比例5 24.75 8.25 / 1.00 0.25 0.12 0.80 / 0.15 / 0.98 余量
对比例6 30.00 / 0.20 0.30 0.75 0.60 0.50 / 0.18 / 0.95 余量
其中，“/”表示未添加该元素。Fe的含量的数值为100％减去其他元素的含量，本领域技术人员知晓，Fe的含量中包含在制备过程中引入的不可避免的一些杂质。
效果实施例
1、磁性能的测试
对实施例1～4和对比例1～5所得的钕铁硼磁体材料使用中国计量科学研究院制备的NIM-62000闭合回路式退磁曲线测试设备进行测试，测试温度为20℃，得到剩磁(Br)、内禀矫顽力(Hcj)、最大磁能积(BHmax)和方形度(Hk/Hcj)的数据，测试结果如表2所示。
2、微观结构的表征
利用TEM检测实施例和对比例得到的钕铁硼磁体材料。实施例1的SEM图谱如图1所示，图中虚线标定的三角形区域即为晶间三角区；再利用TEM-EDS元素面分布扫描找到Cu富集区域，如图2中的蓝色区域所示，分别计算Cu富集区域和晶间三角区的面积，计算得到纳米晶富铜相与晶间三角区的面积比，并将面积比换算成体积比，相同材料的面积比与体积比相同，结果如表2所示。
再利用高分辨透射电镜对富Cu区进行解析，如图3(实施例1所得钕铁硼磁体材料)所示，其中不同取向的纹路代表不同的晶粒，每个相同纹路取向的单元代表一个富铜区的晶粒，可以看出其晶粒尺寸为纳米级。
3、纳米晶富Cu相成分分析
利用TEM-EDS(能谱)分析对各实施例和对比例的纳米晶富Cu相的成分进行定量分析，结果分别如表2所示。
表2钕铁硼磁体材料的纳米晶富Cu相成分及磁性能结果数据表
表2的纳米晶富Cu相成分中，数字分别代表各元素所占的原子百分比。
从表2可以看出，本发明制得的钕铁硼磁体材料在晶间三角区形成了特定面积比例的纳米晶富铜相，经发明人研究发现，此面积比例为3～8％时，钕铁硼磁体材料具有优异的磁性能，即在不添加或少添加重稀土元素的情况下，剩磁均高于13kGs时，甚至高达14.38kGs时的内禀矫顽力均高于20kOe，甚至高达26.20kOe；同时磁能积和方形度性能较好，磁能积可均大于40.30MGOe，甚至高达49.23MGOe，方形度均高于0.98，甚至到0.99。
对比例1不满足本发明2≤Cu/Ga≤6限定的范围，使得钕铁硼磁体材料的晶间三角区不能形成纳米晶富Cu相，剩磁为13kGs时的内禀矫顽力仅为25kOe，不及本发明。对比例2表明，满足本发明的Cu/Ga范围，但是Cu含量太高，也不能形成纳米晶富Cu相，得到的钕铁硼磁体材料的剩磁和内禀矫顽力均明显差于本发明，磁能积和方形度较本发明变差。对比例3表明，满足本发明的Cu/Ga范围，但是Cu含量太低，虽然能形成纳米晶富Cu相，但是纳米晶富Cu相的面积占比太小，得到的钕铁硼磁体材料的剩磁和内禀矫顽力均明显差于本发明，磁能积和方形度较本发明变差。对比例4和对比例5表明，在Cu含量以及Cu/Ga均满足本发明限定的范围时，二级时效的温度太高或太低也均不能形成纳米晶富Cu相，相应的钕铁硼磁体材料的剩磁、内禀矫顽力、磁能积和方形度等磁性能均明显差于本发明。对比例6和实施例7相比，仅Cu/Ga不同，得到的钕铁硼磁体材料中不能形成纳米晶富Cu相，剩磁在14kGs以上但是内禀矫顽力较本发明明显变差。

Claims (10)

1.一种钕铁硼磁体材料，其特征在于，其包括位于晶间三角区的纳米晶富Cu相，所述纳米晶富Cu相的元素组成及其原子比为TM:RE:Cu:Ga＝(1～20)：(20～55):(25～70):(1～15)，所述纳米晶富Cu相与所述晶间三角区的体积比为4～12％，其中TM包括Fe和/或Co，RE为稀土元素。
2.如权利要求1所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述TM为Fe和/或Co；
和/或，所述纳米晶富Cu相中，所述TM所占的原子百分比为5～15％，较佳地为7％、10％、12％、13％、14％或15％；
和/或，所述纳米晶富Cu相中，所述RE所占的原子百分比为25～55％，较佳地为26％、32％、34％、38％、39％、44％、50％；
和/或，所述纳米晶富Cu相中，所述Cu所占的原子百分比为30～60％，较佳地为45％、58％、52％、33％、42％或31％；
和/或，所述纳米晶富Cu相中，所述Ga所占的原子百分比为1～10％，较佳地为2％、4％、7％、9％或10％；
或者，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe5～15RE25～40Cu45～60Ga2～9，其中数字分别为各元素所占原子百分比；
或者，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe10～15RE30～50Cu30～44Ga7～10，其中数字分别为各元素所占原子百分比；
或者，所述纳米晶富Cu相的组成为Fe7RE39Cu45Ga9、Fe12RE26Cu58Ga4、Fe14RE32Cu52Ga2、Fe10RE50Cu33Ga7、Fe13RE38Cu42Ga7、Fe14RE34Cu42Ga10或Fe15RE44Cu31Ga10，其中数字分别为各元素所占原子百分比。
3.如权利要求1所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述纳米晶富Cu相与所述晶间三角区的体积比为4～9％，较佳地为4.5％、4.2％、6.1％、6.6％、7.5％、7.8％或8.5％。
4.一种钕铁硼磁体材料，其特征在于，以质量百分比计，其包括如下含量的各组分：Cu：0.20～0.9wt％；Ga：0.02～0.35wt％；且Cu和Ga的含量满足2≤Cu/Ga≤15，公式中Cu和Ga分别代表Cu和Ga的质量百分比；所述铁硼磁体材料的全部组分含量之和为100％。
5.如权利要求4所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述Cu的含量为0.25～0.8wt％，较佳地为0.25wt％、0.35wt％、0.50wt％、0.60％或0.75％；
和/或，所述Ga的含量为0.05～0.2wt％，较佳地为0.10wt％、0.12wt％、0.16wt％或0.18wt％；
和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括稀土元素RE；所述RE占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为28～35wt.％，更佳地为30wt.％、30.2wt.％、31wt.％、32wt.％或33wt.％；所述RE较佳地包括Nd和Pr；所述Nd的含量较佳地为23～32wt.％，更佳地为23.25wt.％、24wt.％或24.75wt.％；所述Pr的含量较佳地为7～9wt.％，例如7.75wt.％、8wt.％或8.25wt.％；所述RE较佳地还包括Dy；所述Dy的含量较佳地为0.1～0.5wt.％，更佳地为0.1～0.3wt.％，进一步更加地为0.2wt.％；
和/或，所述Al的含量为0.05～2wt.％，较佳地为0.1～1.5wt.％，更佳地为0.3wt.％、0.5wt.％、0.8wt.％或1.0wt.％；
和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括B；所述B占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为0.85～1.1wt.％，更佳地为0.95wt.％、0.96wt.％或0.98wt.％；
和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括Fe；所述Fe占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为60～70wt.％，更佳地为62～69wt.％，进一步更佳地为63.7wt.％、65.01wt.％、65.66wt.％、67.17wt.％、67.27wt.％、67.07wt.％或67.32wt.％；
和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括Co；所述Co占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为0.1～3wt.％，更佳地为0.5wt.％、0.8wt.％或1.0wt.％；
和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括Zr；所述Zr占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为0.05～1wt.％，更佳地为0.1wt.％；
和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括Ti；所述Ti占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为0.05～1wt.％，更佳地为0.1wt.％；
和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括Nb；所述Nb占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为0.1～0.3wt.％，例如0.15wt.％、0.18wt.％或0.20wt.％。
6.如权利要求4所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：23～25％，Pr：7～9％，Al：0.4～1.2％，Cu：0.25～0.50％，Ga：0.12～0.18％，Co：0.70～1.50％，Zr：0～0.2％；Nb：0～0.20％，Ti：0～0.1％，B：0.96～0.98％和余量的Fe；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：28～32％，Dy：0.1～0.3％，Al：0.2～0.5％，Cu：0.50～0.80％，Ga：0.05～0.10％，Co：0.40～0.60％，Nb：0.15～0.20％，B：0.90～0.96％和余量的Fe；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：24.75％，Pr：8.25％，Al：1.00％，Cu：0.25％，Ga：0.12％，Co：0.80％，Nb：0.15％，B：0.98％和Fe：63.7％；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：24.00％，Pr：8.00％，Al：0.80％，Cu：0.35％，Ga：0.16％，Co：0.50％，Zr：0.10％，Ti：0.10％，B：0.98％和Fe：65.01％；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：23.25％，Pr：7.75％，Al：0.50％，Cu：0.50％，Ga：0.18％，Co：1.00％，Nb：0.20％，B：0.96％和Fe：65.66％；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.50％，Ga：0.10％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.27％；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.60％，Ga：0.10％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.17％；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.50％，Ga：0.05％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.32％；
或者，所述钕铁硼磁体材料包括如下质量百分比的各组分：Nd：30.00％，Dy：0.20％，Al：0.30％，Cu：0.75％，Ga：0.05％，Co：0.50％，Nb：0.18％，B：0.95％和Fe：67.07％。
7.如权利要求4～6中任一项所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述钕铁硼磁体材料包括如权利要求1～3中任一项所述的纳米晶富Cu相。
8.一种钕铁硼磁体材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将权利要求4～6中任一项所述的钕铁硼磁体材料的各组分制成磁石毛坯，再经时效处理后即得；所述时效处理包括一级时效和二级时效，所述二级时效的温度为440～480℃；
其中，所述一级时效的温度较佳地为800～1200℃，更佳地为900℃；
所述一级时效的时间较佳地为2～4h，更佳地为3h；
较佳地，所述一级时效结束后冷却至室温再进行所述二级时效；
所述二级时效处理的温度较佳地为440℃、450℃、460℃或480℃；
所述二级时效处理的时间较佳地为2～4h，更佳地为3h；
所述磁石毛坯的制备方法较佳地为所述钕铁硼磁体材料的各组分依次经熔炼、铸造、粉碎、成型和烧结，即可；
所述熔炼的温度较佳地为1550℃以下，更佳地为1480～1550℃，进一步更佳地为1520℃；
所述熔炼较佳地在真空环境下进行；
所述铸造的方法较佳地为速凝铸片法；
所述铸造的温度较佳地为1390～1460℃，更佳地为1410℃；
所述粉碎较佳地依次包括氢破粉碎和气流磨粉碎；所述氢破粉碎较佳地包括吸氢、脱氢和冷却处理；所述吸氢过程中的氢气压力较佳地为0.05～0.12MPa，更佳地为0.085MPa；所述脱氢较佳地为在抽真空的条件下加热至300～600℃；所述气流磨粉碎较佳地为氧化性气体含量不高于100ppm的气氛下进行；所述气流磨粉碎的研磨室压力较佳地为0.5～1MPa，更佳地为0.7MPa；所述气流磨粉碎后的粒径D50较佳地为3～6μm，更佳地为4.2μm；
所述成型的方法较佳地为磁场成型；所述磁场成型的磁场的强度较佳地为1.8～2.5T；所述磁场成型较佳地在保护性气氛中进行；
所述成型前较佳地在所述粉碎后的粉末中加入润滑剂；所述润滑剂较佳地为硬脂酸锌；所述润滑剂与所述粉碎后的粉末的质量百分比较佳地为0.05～0.15％，更佳地为0.10％；所述烧结较佳地在真空环境下进行；所述烧结的温度较佳地为1000～1100℃，更佳地为1085℃；所述烧结的时间较佳地为4～8h，更佳地为6h。
9.一种如权利要求8所述的制备方法制得的钕铁硼磁体材料。
10.一种如权利要求1～7和9中任一项所述的钕铁硼磁体材料作为电子元件在电机中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8152936B2 (en) * 2007-06-29 2012-04-10 Tdk Corporation Rare earth magnet
JP6051892B2 (ja) * 2013-01-31 2016-12-27 日立金属株式会社 Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法
CN104674115A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 厦门钨业股份有限公司 一种低b的稀土磁铁
CN107275025B (zh) * 2016-04-08 2019-04-02 沈阳中北通磁科技股份有限公司 一种含铈钕铁硼磁钢及制造方法
CN106653268B (zh) * 2016-12-14 2018-05-15 中国工程物理研究院材料研究所 具有晶界多层结构的高性能烧结Nd-Fe-B磁体的制备方法及其制备的产品
CN111243809B (zh) * 2020-02-29 2021-07-30 厦门钨业股份有限公司 一种钕铁硼材料及其制备方法和应用

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