基于共伴生原生混合稀土金属的永磁材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种基于共伴生原生混合稀土金属的双主相永磁材料及其制备方法和应用，其组成为：(RMaFe100-a-b-cMbBc)1-x{[(Pr1-yNdy)1-zRz]dFe100-d-e-fMeBf}x，所述永磁材料包括RMaFe100-a-b-cMbBc和[(Pr1-yNdy)1-zRz]dFe100-d-e-fMeBf两种主相，其中，RM为共伴生原生混合稀土金属，其质量组成包括：20％～32％La、48％～58％Ce、4％～6％Pr和15％～17％Nd；M为Mn、Co、Ni、Zr、Ti、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Ge和Si中的一种或多种；R为Y、La、Ce、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或多种。由于本发明专利技术的永磁体价格低廉，而且综合永磁性能优异，因此具有非常广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于共伴生原生混合稀土金属的永磁材料及其制备方法和应用。
技术介绍
钕铁硼作为第三代稀土永磁材料具有高剩磁Br、高矫顽力Hcj、高磁能积(BH)m的特点，已经被应用于航空航天、信息和能源等高
，是现代工业的重要基础材料之一。但是随着全球钕铁硼需求的不断增加，稀土元素钕的使用也大大增加，从而造成金属钕占到钕铁硼原材料成本的90％以上。给磁性材料生产厂家及用户造成了很大压力。而且由于稀土是共伴生矿，因此对Pr、Nd、Tb、Dy等紧缺资源的需求一方面导致La、Ce、Y等高丰度稀土的大量积压，造成稀土资源的浪费。另一方面，从共伴生原生混合稀土金属中提取分离单一的高纯稀土金属工艺复杂，不仅消耗大量的能源与资源，而且严重的增加环境负荷。如果能直接使用共伴生原生混合稀土金属替代经分离的单一Pr、Nd、Tb、Dy等高纯稀土金属制备永磁体，那么不仅可以大大减免复杂的稀土提纯过程、减小能源与资源的消耗、降低成本，而且能基本上解决我国稀土资源的平衡利用问题，减轻环境负荷，具有非常重要的应用价值及战略意义。目前，很多以降低成本、无重稀土或少用金属钕的研究已经得到了重视(CN102436892A，CN102800454A，CN102969112A，CN103137314A，CN103035350A)。结合我国稀土资源的特点，以储量最丰富的Ce及LaCe合金或混合稀土(LaCePrNd)替代单一Nd成为目前研究的热点，但是由于La2Fe14B及Ce2Fe14B具有远低于Nd2Fe14B的各向异性场，而且不易成相。因此，在实际生产中，稀土Ce或者La的替代都会造成永磁体性能的下降，特别是当La或者Ce的替代量超过60％，磁体性价比极低，已无实用价值(JOURNALOFAPPLIEDPHYSICS115,113912(2014)。虽然使用熔融纺丝技术(甩带工艺)能得到性能略高的永磁材料(JOURNALOFAPPLIEDPHYSICS111,07A718(2012))，但是一方面这种材料磁性能依然非常低，另一方面，这种磁体是一种薄片(形状固定)，不能大范围应用。因此，如何制备高性能的共伴生原生混合稀土金属基烧结永磁体仍是目前迫切需要解决的问题。2007年中科三环(CN101471165B)使用双合金的方式制备了具有高矫顽力且剩磁几乎不下降的永磁体，让人们看到了双合金的优势。2012年钢铁研究总院(CN102800454A，CN103187133A，CN103714939A)又分别公布了双主相或多主相磁体及其制造方法，并预言通过以上制备方法能够制备综合性能优异的永磁体。通常而言，双(多)主相磁体综合性能之所以高于单主相磁体，除了其表现出的“混合”效应外，磁体之间的耦合是一个重要的原因，因此使用高丰度稀土或混合稀土部分替代Nd等制备的单主相磁体性能并不高，不能实现1+1＞2的效果。而使用双主相磁体虽然能得到性能的提高(CN102800454A)，但是提升效果仍然不明显。目前使用高丰度稀土或混合稀土制备的双主相磁体中，都是需要通过添加别的稀土元素将高丰度稀土或混合稀土先制备成单主相磁体，然后再和另一主相制备成双主相磁体，而没有直接使用La、Ce或混合稀土(MM)铁硼磁体作为其中之一的主相。虽然这种方法有利于磁体制备过程的实现(可以不用新的制备过程，直接沿用单主相的制备方法)，但是却在一定程度上降低了这种双主相磁体的耦合优势，不利于磁体综合性能的提升及稀土资源的有效利用。
技术实现思路
为了克服现有技术不足，本专利技术提供一种共伴生原生混合稀土金属基的双主相永磁材料及其制备方法，这种永磁材料以共伴生原生混合稀土金属为基制备永磁体，不仅价格低廉，有利于环境保护及稀土资源的平衡利用，而且其中之一主相只含有共伴生原生混合稀土金属而不添加别的稀土元素，有利于提高双主相磁体的耦合优势及磁体综合磁性能的提高。为了便于描述，对以下名称或术语进行定义及说明：1、配制原材料：使用抛丸、打磨的方式去除原材料表面的氧化层，并按比例称取原材料。2、制备速凝片：将按比例称好的原材料混合后，放入ZGSN-0.003型真空感应速凝炉内的坩埚，在氩气保护下加热到所有原材料融化，然后降温使其保持在1200～1600℃，最后将溶液浇铸到线速度为1～5米/秒的水冷铜辊上，制备成厚度为0.1～0.5mm的速凝片。3、氢破碎：将速凝片放入氢破炉内，先抽真空到5Pa以下，然后充入约0.2Mpa的H2，随时补充H2，使H2压力基本保持在0.2Mpa的压强下，在室温下吸氢1～2小时，然后抽真空到5Pa以下，在200～600℃脱氢1～2小时，得到氢破粉。4、气流磨：将待磨原材料(一般为氢破粉)放入QLM-100T型气流磨机，在氧含量小于0.1ppm的含量下，进行气流磨，通过调节风选轮速度得到平均粒度为1～5μm的气流磨粉。为了实现专利技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于共伴生原生混合稀土金属的双主相永磁材料，其元素成分按质量比为(RMaFe100-a-b-cMbBc)1-x{[(Pr1-yNdy)1-zRz]dFe100-d-e-fMeBf本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于共伴生原生混合稀土金属的双主相永磁材料，其组成按质量比为：(RMaFe100‑a‑b‑cMbBc)1‑x{[(Pr1‑yNdy)1‑zRz]dFe100‑d‑e‑fMeBf}x，所述永磁材料包括RMaFe100‑a‑b‑cMbBc和[(Pr1‑yNdy)1‑zRz]dFe100‑d‑e‑fMeBf两种主相，其中，RM为共伴生原生混合稀土金属，其质量组成包括：20％～32％La、48％～58％Ce、4％～6％Pr和15％～17％Nd；M为Mn、Co、Ni、Zr、Ti、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Ge和Si中的一种或多种；R为Y、La、Ce、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或多种，且27≤a≤33，0≤b≤5，0.9≤c≤1.3，0.1≤x≤0.9，0≤y≤1，0≤z≤0.1，28≤d≤32，0≤e≤5，0.9≤f≤1.2。

【技术特征摘要】
1.一种基于共伴生原生混合稀土金属的双主相永磁材料，其组成按质量比为：(RMaFe100-a...

【专利技术属性】
技术研发人员：左文亮，沈保根，赵同云，孙继荣，胡凤霞，闫阿儒，陈仁杰，郭帅，陈岭，商荣翔，陈侃，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11