一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料及其制备方法。本发明专利技术基于放电等离子烧结技术升温速度快、加热时间和保温时间短的特点，控制富镧铈钇多主相磁体内部元素的互扩散和化学非均质性，精确控制各类核壳形貌、磁硬化和钉扎效应，提高磁体的矫顽力；利用快速烧结避免晶粒异常长大的同时，设计分步升温，精准控温，加热均匀，避免烧结过程中局部区域的过热并造成粗细晶区共存的现象，实现磁体内部组织结构的均匀，晶粒细小，平均晶粒尺寸小于5μm，提高富镧铈钇多主相稀土永磁材料的综合磁性能，满足商用要求。本发明专利技术制备方法简单便捷，易于操作，并可精准控制多主相磁体的元素分布和组织结构，制备周期和成本降低，适用于规模化生产。

A kind of rare earth permanent magnetic material rich in lanthanum, cerium and yttrium with multi main phases and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料及其制备方法
本专利技术涉及永磁领域，具体来说，涉及一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料及其制备方法。
技术介绍
随着钕铁硼稀土永磁应用的不断扩大，稀土元素Nd/Pr/Dy/Tb的需求持续攀升，价格高企；镧La、铈Ce、钇Y三种稀土元素由于价格低廉，地壳中储量高，有望大量取代Nd/Pr/Dy/Tb等紧缺稀土元素，用于生产低成本稀土永磁，已成为近年来国内外稀土永磁领域的研究热点。2:14:1型稀土永磁的强磁性源于四方相化合物的内禀硬磁性。La2Fe14B饱和磁极化强度Js为1.38T，磁晶各向异性场HA约20kOe，Ce2Fe14B饱和磁极化强度Js为1.17T，磁晶各向异性场HA约26kOe，Y2Fe14B饱和磁极化强度Js为1.41T，磁晶各向异性场HA约26kOe，均低于Nd2Fe14B的1.60T和73kOe。此外，La2Fe14B、Ce2Fe14B和Y2Fe14B的居里温度也低于Nd2Fe14B。因此，La、Ce、Y均匀替代Nd构成的2:14:1相内禀磁性能弱于钕铁硼，会降低钕铁硼的磁性能，导致显著的磁稀释效应。相对于单主相磁体，多主相磁体中稀土元素不均匀分布，具有不同内禀硬磁性局部区域间的长短程磁交互作用，可以部分抑制镧、铈、钇取代造成的磁稀释效应。但是，采用传统的烧结工艺，多主相磁体中稀土元素的互扩散行为很难精确控制，在长时间高温烧结过程中，Ce等扩散速度较快的元素，易形成较厚的富高丰度稀土元素的壳层，具有更低的磁晶各向异性场，易成为反磁化过程中的形核位点，降低矫顽力。富镧、铈、钇磁体中富稀土相易氧化，与主相润湿性不足，恶化显微组织并降低致密度；为了提高致密度而升高烧结温度，主相晶粒会异常长大，主相内部稀土元素的互扩散会加剧，磁稀释效应显著。因此，如何解决上述矛盾，精确调控多主相磁体中稀土元素的分布，缓解镧铈钇添加引起的磁稀释效应，是制备高性能高丰度稀土永磁、促进我国稀土资源高效和平衡利用、提高我国稀土下游产业竞争力的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料及其制备方法。本专利技术中一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料，其特征在于包括两类主合金，合金一以质量百分数计，其成分为(RxA1-x)yQbalMzBw，R为高丰度稀土La、Ce、Y元素中的一种或几种，A为除La、Ce、Y外的其他镧系稀土元素中的一种或几种，Q为Fe、Co、Ni元素中的一种或几种，M为Al、Cr、Cu、Ga、Mn、Mo、N、Nb、P、Pb、Si、Ta、Ti、V、Zr元素中的一种或几种，B为硼元素；x、y、z、w满足以下关系：0.2≤x≤0.8，26≤y≤36，0≤z≤3，0.8≤w≤1.3；合金二以质量百分数计，其成分为A’aQ’balM’cBd，其中A’为除La、Ce、Y外的其他镧系稀土元素中的一种或几种，Q’为Fe、Co、Ni元素中的一种或几种，M’为Al、Cr、Cu、Ga、Mn、Mo、N、Nb、P、Pb、Si、Ta、Ti、V、Zr元素中的一种或几种，B为硼元素；a、c、d满足以下关系：26≤a≤36，0≤c≤3，0.8≤d≤1.3。本专利技术中一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料的制备方法，它的步骤如下：1)使用速凝铸片、氢破、气流磨工艺，或快淬甩带、HDDR工艺制备两类主合金磁粉；2)两类主合金磁粉均匀混合，其中主合金一占总粉末重量的10％～90％；3)混合均匀的磁粉在磁场下取向压型，再将生坯装入放电等离子装置中，进行分步放电等离子烧结：先以50～400℃/min的升温速度快速升温至T1℃，保温5～20min，再以5～15℃/min的升温速度缓慢升温至最终温度T2℃，保温10～100min，施加压力20～200MPa；其中500℃≤T2≤1000℃，T1＝T2-x，10≤x≤100；4)烧结后磁体无需热处理，或进行一步热处理，或进行二步热处理，其中一步热处理温度400～1000℃，二步热处理中一级回火温度700～1000℃，二级回火温度400～700℃。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果：1)利用放电等离子烧结技术升温速度快、加热时间和保温时间短的特点，控制富镧铈钇多主相磁体内部元素的互扩散和化学非均质性，精确控制各类核壳形貌、磁硬化和钉扎效应，提高磁体的矫顽力；2)利用快速烧结避免晶粒异常长大的同时，设计特殊的分步升温模式，精准控温，加热更均匀，避免烧结过程中局部区域的过热并造成粗细晶区共存的现象，实现磁体内部组织结构的均匀，晶粒细小，平均晶粒尺寸小于5μm(烧结磁体中平均晶粒尺寸往往大于5μm)，提高富镧铈钇多主相稀土永磁材料的综合磁性能，使其满足商用要求；3)工艺流程易于操作，并可精准控制多主相磁体的元素分布和组织结构，制备周期大幅缩短，制造成本大幅降低。适用于规模化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不仅仅局限于以下实施例：实施例1：合金一以质量百分数计，其成分为[(Pr,Nd)0.5Ce0.5]31FebalCu0.2Zr0.15B1.0，合金二以质量百分数计，其成分为(Pr,Nd)31FebalCu0.2Zr0.15B1.0；使用速凝铸片、氢破、气流磨工艺制粉，两类主合金磁粉均匀混合，其中主合金一占总粉末重量的90％；混合均匀的磁粉在磁场下取向压型，再将生坯装入放电等离子装置中，进行分步放电等离子烧结：先以150℃/min的升温速度快速升温至600℃，保温10min，再以10℃/min的升温速度升温至650℃，保温30min，施加压力100MPa；烧结后磁体无需热处理；磁体平均晶粒尺寸为3.5μm，磁性能为Br＝12.5kG，Hcj＝10.0kOe，(BH)max＝34.7MGOe。实施例2：合金一以质量百分数计，其成分为[(Pr,Nd)0.2Ce0.8]26FebalCu0.5Zr0.2Al0.3Ga0.3B1.0，合金二以质量百分数计，其成分为(Pr,Nd)36FebalCu0.2Zr0.3B1.05；使用速凝铸片、氢破、气流磨工艺制粉，两类主合金磁粉均匀混合，其中主合金一占总粉末重量的10％；混合均匀的磁粉在磁场下取向压型，再将生坯装入放电等离子装置中，进行分步放电等离子烧结：先以400℃/min的升温速度快速升温至900℃，保温5min，再以5℃/min的升温速度升温至1000℃，保温100min，施加压力20MPa；烧结后磁体进行二步热处理，一级回火温度900℃，二级回火温度600℃；磁体平均晶粒尺寸为4.5μm，磁性能为Br＝13.2kG，Hcj＝15.0kOe，(BH)max＝43.7MGOe。实施例3：合金一以质量百分数计，其成分为[Nd0.5Ce0.4Y0.1]30FebalGa0.2Cu0.1Al0.1Zr0.1B0.9，合金二以质量百分数计，其成分为Nd30FebalGa0.2Cu0.1Al0.1Zr0.1B0.9；使用快淬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料，其特征在于包括两类主合金，合金一以质量百分数计，其成分为(R

【技术特征摘要】
1.一种富镧铈钇多主相细晶稀土永磁材料，其特征在于包括两类主合金，合金一以质量百分数计，其成分为(RxA1-x)yQbalMzBw，R为高丰度稀土La、Ce、Y元素中的一种或几种，A为除La、Ce、Y外的其他镧系稀土元素中的一种或几种，Q为Fe、Co、Ni元素中的一种或几种，M为Al、Cr、Cu、Ga、Mn、Mo、N、Nb、P、Pb、Si、Ta、Ti、V、Zr元素中的一种或几种，B为硼元素；x、y、z、w满足以下关系：0.2≤x≤0.8，26≤y≤36，0≤z≤3，0.8≤w≤1.3；合金二以质量百分数计，其成分为A’aQ’balM’cBd，其中A’为除La、Ce、Y外的其他镧系稀土元素中的一种或几种，Q’为Fe、Co、Ni元素中的一种或几种，M’为Al、Cr、Cu、Ga、Mn、Mo、N、Nb、P、Pb、Si、Ta、Ti、V、Zr元素中的一种或几种，B为硼元素；a、c、d满足以下关系：26≤a≤36，0≤c≤3，0....

【专利技术属性】
技术研发人员：金佳莹，陶永明，严密，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33