一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法，属于稀土永磁材料技术领域。该磁体是通过原料配制、速凝熔炼、氢破碎和气流磨制粉、取向成型、烧结和热处理步骤制备获得，该永磁体的原料为主相合金粉末和铈添加相合金粉末，其中，铈添加相为磁性相或非磁性液相合金；铈添加相合金占永磁体总质量的5％～30％，其余为主相；在气流磨制粉阶段，在惰性气体中添加一定浓度氧，最终磁体的氧含量为1500～2500ppm。本发明专利技术制备的含铈双合金磁体具有高矫顽力，其内禀矫顽力Hcj达到17kOe～28.73kOe，本发明专利技术磁体具有良好的断裂韧性，其断裂韧性值比传统的烧结钕铁硼磁体提高10％～30％。本发明专利技术磁体可应用于风力发电、新能源汽车等高端领域，大幅度拓宽了含铈磁体的应用领域。

A Ce-containing sintered rare earth permanent magnet with high toughness and coercivity and its preparation method

The invention relates to a sintered rare earth permanent magnet containing Ce with high toughness and coercivity and a preparation method thereof, belonging to the technical field of rare earth permanent magnet materials. The magnet is prepared by raw material preparation, rapid solidification melting, hydrogen crushing, airflow milling, orientation forming, sintering and heat treatment. The raw materials of the permanent magnet are mainly phase alloy powder and cerium-added phase alloy powder, in which the cerium-added phase is magnetic phase or non-magnetic liquid phase alloy; the cerium-added phase alloy accounts for the total of the permanent magnet. The mass of the magnet is 5%-30% and the rest is the main phase. In the pulverizing stage of the airflow mill, a certain concentration of oxygen is added to the inert gas, and the final oxygen content of the magnet is 1500-2500 ppm. The cerium-containing double-alloy magnet prepared by the invention has high coercivity, and its intrinsic coercivity Hcj reaches 17 kOe-28.73 kOe. The magnet of the invention has good fracture toughness, and its fracture toughness value is 10%-30% higher than that of the traditional sintered Nd-Fe-B magnet. The magnet of the invention can be applied in high-end fields such as wind power generation, new energy vehicles and so on, and greatly broadens the application field of cerium-containing magnets.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法
本专利技术属于稀土永磁材料
，特别涉及一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法。
技术介绍
随着新一代高丰度铈磁体的规模化生产获得成功，用Ce取代Nd制备高丰度稀土永磁体，不仅能够大幅度降低稀土永磁体的原材料成本、而且对于缓解我国日益突出的稀土资源严重浪费与环境污染问题，及实现稀土资源高效平衡利用,有着极为重要的战略意义。众所周知，Ce2Fe14B化合物的各向异性场HA均远低于Nd2Fe14B，因此导致含铈磁体矫顽力偏低。文献[JournalofAppliedPhysics,1985,57:4146]和[JournalofAppliedPhysics,1994,75:6268]报道，当使用5％Ce-15％Pr-Nd时，内禀矫顽力为10.2kOe、磁能积为40MGOe，而使用40％Ce-10％Pr-50％Nd时，内禀矫顽力为9.2kOe、磁能积为28.2MGOe。为了提高含铈磁体的矫顽力，本领域的科技人员进行了不懈的努力。中国专利申请CN102436892A所述的采用双主相方法制备的含铈烧结磁体，不含重稀土元素，该磁体的内禀矫顽力Hcj为11～12kOe左右。中国专利申请CN102800454A所述采用双主相工艺制备的名义成为(Cex,Re1-x)Fe100-a-b-cBbTMc烧结磁体，Re为Nd、Pr、Dy、Tb、Ho元素中的一种或几种，该磁体的内禀矫顽力Hcj为12～13kOe左右。中国专利申请CN104900360A所述的复合添加Gd、Ce的烧结铈磁体，其内禀矫顽力Hcj在10kOe～12kOe左右。中国专利申请CN104575920A采用单主相方法制备烧结铈磁体，在较窄的铈含量范围(铈占总稀土含量在24～32wt.％之间)，该磁体的内禀矫顽力Hcj在12kOe～13kOe左右；当磁体合金配方含3wt.％Dy时，其内禀内禀矫顽力Hcj达到15～16kOe左右。中国专利申请CN107275026A公布了一种批量应用镧的富铈稀土永磁体，该磁体的内禀矫顽力Hcj在9.0kOe～12kOe左右。麦格昆磁(天津)有限公司的中国专利申请CN101694797A提出了Ce替代量为10～40％的Nd的一种新型钕铁硼磁性材料，其总稀土含量(Ce+Nd)的重量百分比为27％,用于快淬粘结钕铁硼磁粉的生产,该磁体的内禀矫顽力Hcj为7kOe～9kOe左右。总之，到目前为止，含铈磁体的矫顽力总体偏低，极大地限制了含铈磁体的应用领域，而永磁体的力学性能，尤其是断裂韧性对于其抗冲击振动性能和可加工性能有重要影响，对材料的实际应用有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体，是通过原料配制、速凝熔炼、氢破碎和气流磨制粉、取向成型、烧结和热处理步骤制备获得，该永磁体的原料为主相合金粉末和铈添加相合金粉末，其中，铈添加相为磁性相或非磁性液相合金；铈添加相合金占永磁体总质量的5％～30％，其余为主相；所述主相的合金成分按质量百分比表示为[(Nd,Pr)1-x1REx1]29.5～32Febal.B0.9～1.05TM1.0～3.0,所述铈添加相的合金成分按质量百分比表示为((Nd,Pr)1-x-yRexCey)33～60Febal.B0.15～1.05TM0.5～2.0；其中，RE为Dy、Tb、Ho、Gd中的一种或者几种，Re为La、Gd、Y中的一种或者几种，TM为Co、Ga、Al、Cu、Nb、Zr中的一种或者几种，0.05≤x1≤0.28，0≤x≤0.15，0.3≤y≤0.8；其中：在气流磨制粉阶段，在惰性气体中添加一定浓度氧，使得最终磁体的氧含量为1500～2500ppm；该永磁体的内禀矫顽力Hcj＝17～28.73kOe，断裂韧性KⅠC＝4.5～5.0MPa·m1/2。该永磁体的最终产品中具有氧化铈絮状相。该永磁体的最终产品中，当铈添加相为磁性相时，该永磁体为双磁性主相合金；当铈添加相为非磁性液相合金时，该铈添加相形成晶界相。所述含铈高矫顽力烧结稀土永磁体具有如下磁性能：剩磁Br＝11.98～13.35kGs，磁能积(BH)max＝35.16～43.68MGOe。一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体的制备方法，该方法包括(1)原料准备、(2)速凝熔炼、(3)氢破碎和气流磨制粉、(4)取向成型、(5)烧结和热处理步骤。在步骤(1)中，分别按照质量百分比为[(Nd,Pr)1-x1REx1]29.5～32Febal.-B0.9～1.05TM1.0～3.0，((Nd,Pr)1-x-yRexCey)33～60Febal.B0.15～1.05TM0.5～2.0配置主相合金原料和铈添加相合金原料，其中：RE为Dy、Tb、Ho、Gd中的一种或者几种，Re为La、Gd、Y中的一种或者几种，TM为Co、Ga、Al、Cu、Nb、Zr中的一种或者几种，0.05≤x1≤0.28，0≤x≤0.15，0.3≤y≤0.8；其中，铈添加相为磁性相或非磁性液相合金；在步骤(2)中，分别制备主相合金速凝薄片和铈添加相合金速凝薄片；在步骤(3)中，将主相速凝带和铈添加相速凝带按照质量百分比为铈添加相速凝带占30～5％、其余为主相速凝带的比例混合，然后进行氢破碎和气流磨制粉；其中，在气流磨制粉阶段，在惰性气体中添加一定浓度氧，使得最终磁体的氧含量为1500～2500ppm。该方法包括如下步骤：(2)速凝熔炼：将步骤(1)中配置好的主相合金原料和铈添加相合金原料分别放入速凝炉坩埚内，在氩气保护下进行真空感应熔炼，待原料充分融化后，保持1300～1500℃温度，将合金液浇注到线速度为1.0～3.0米/秒的水冷铜辊上，分别制备平均厚度为0.20～0.50mm的主相合金速凝薄片和铈添加相合金速凝薄片；(3)氢破碎和气流磨制粉：将步骤(2)中制得的主相合金速凝薄片和铈添加相合金速凝薄片或主相合金速凝薄片和铈添加相合金速凝薄片制成的粉末按照一定比例混合后，经氢破碎、脱氢、气流磨制粉制成磁粉；或者，分别将步骤(2)中制得的主相合金速凝薄片和铈添加相合金速凝薄片分别进行氢破碎和脱氢处理，然后将脱氢的主相合金粉末和铈添加相合金粉末按照一定比例混合，经气流磨制粉制成磁粉；或者，分别将步骤(2)中制得的主相合金速凝薄片和铈添加相合金速凝薄片分别进行氢破碎、脱氢、气流磨制粉制成主相合金磁粉和铈添加相合金磁粉，然后将主相合金磁粉和铈添加相合金磁粉按照一定比例混合；其中，在气流磨制粉阶段，在惰性气体中添加一定浓度氧；经气流磨制粉制成的磁粉的平均粒度为2.0～5.0μm；(4)取向成型：将步骤(3)中制得的磁粉在磁场压机中取向成型，再进行冷等静压制成毛坯，其密度为3.8～5.0g/cm3；(5)烧结和热处理：将步骤(4)中制得的毛坯放入高真空的烧结炉中，抽真空到小于10E-1Pa开始升温；分别在400℃、650℃和830～880℃保温0.5～1小时进行脱气处理；然后在1020℃～1100℃真空烧结，烧结时间2～5小时，然后分别在800～920℃和400～650℃各进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体，是通过原料配制、速凝熔炼、氢破碎和气流磨制粉、取向成型、烧结和热处理步骤制备获得，其特征在于：该永磁体的原料为主相合金粉末和铈添加相合金粉末，其中，铈添加相为磁性相或非磁性液相合金；铈添加相合金占永磁体总质量的5％～30％，其余为主相；所述主相的合金成分按质量百分比表示为[(Nd,Pr)1‑x1REx1]29.5～32Febal.B0.9～1.05TM1.0～3.0,所述铈添加相的合金成分按质量百分比表示为((Nd,Pr)1‑x‑yRexCey)33～60Febal.B0.15～1.05TM0.5～2.0；其中，RE为Dy、Tb、Ho、Gd中的一种或者几种，Re为La、Gd、Y中的一种或者几种，TM为Co、Ga、Al、Cu、Nb、Zr中的一种或者几种，0.05≤x1≤0.28，0≤x≤0.15，0.3≤y≤0.8；其中：在气流磨制粉阶段，在惰性气体中添加一定浓度氧，使得最终磁体的氧含量为1500～2500ppm；该永磁体的内禀矫顽力Hcj＝17～28.73kOe，断裂韧性KⅠC＝4.5～5.0MPa·m1/2。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体，是通过原料配制、速凝熔炼、氢破碎和气流磨制粉、取向成型、烧结和热处理步骤制备获得，其特征在于：该永磁体的原料为主相合金粉末和铈添加相合金粉末，其中，铈添加相为磁性相或非磁性液相合金；铈添加相合金占永磁体总质量的5％～30％，其余为主相；所述主相的合金成分按质量百分比表示为[(Nd,Pr)1-x1REx1]29.5～32Febal.B0.9～1.05TM1.0～3.0,所述铈添加相的合金成分按质量百分比表示为((Nd,Pr)1-x-yRexCey)33～60Febal.B0.15～1.05TM0.5～2.0；其中，RE为Dy、Tb、Ho、Gd中的一种或者几种，Re为La、Gd、Y中的一种或者几种，TM为Co、Ga、Al、Cu、Nb、Zr中的一种或者几种，0.05≤x1≤0.28，0≤x≤0.15，0.3≤y≤0.8；其中：在气流磨制粉阶段，在惰性气体中添加一定浓度氧，使得最终磁体的氧含量为1500～2500ppm；该永磁体的内禀矫顽力Hcj＝17～28.73kOe，断裂韧性KⅠC＝4.5～5.0MPa·m1/2。2.根据权利要求1所述的高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体，其特征在于：该永磁体的最终产品中具有氧化铈絮状相。3.根据权利要求1所述的高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体，其特征在于：该永磁体的最终产品中，当铈添加相为磁性相时，该永磁体为双磁性主相合金；当铈添加相为非磁性液相合金时，该铈添加相形成晶界相。4.根据权利要求1所述的高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体，其特征在于：所述含铈高矫顽力烧结稀土永磁体具有如下磁性能：剩磁Br＝11.98～13.35kGs，磁能积(BH)max＝35.16～43.68MGOe。5.一种权利要求1所述的高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体的制备方法，该方法包括(1)原料准备、(2)速凝熔炼、(3)氢破碎和气流磨制粉、(4)取向成型、(5)烧结和热处理步骤，其特征在于：在步骤(1)中，分别按照质量百分比为[(Nd,Pr)1-x1REx1]29.5～32Febal.-B0.9～1.05TM1.0～3.0，((Nd,Pr)1-x-yRexCey)33～60Febal.B0.15～1.05TM0.5～2.0配置主相合金原料和铈添加相合金原料，其中：RE为Dy、Tb、Ho、Gd中的一种或者几种，Re为La、Gd、Y中的一种或者几种，TM为Co、Ga、Al、Cu、Nb、Zr中的一种或者几种，0.05≤x1≤0.28，0≤x≤0.15，0.3≤y≤0.8；其中，铈添加相为磁性相或非磁性液相合金；在步骤(2)中，分别制备主相合金速凝薄片和铈添加相合金速凝薄片；在步骤(3)中，将主相速凝带和铈添加相速凝带按照质量百分比为铈添加相速凝带占30～5％、其余为主相速凝带的比例混合，然后进行氢破碎和气流磨制粉；其中，在气流磨制粉阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安华，冯海波，李卫，席龙龙，谭敏，赵扬，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11