一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于稀土永磁材料技术领域，涉及一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料。所述永磁材料的化学式通式按质量百分比为LRE

【技术实现步骤摘要】
一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料及其制备方法
本专利技术属于稀土永磁材料
，尤其涉及一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料及其制备方法。
技术介绍
自1984年Nd-Fe-B磁体问世以来，烧结Nd-Fe-B磁体的应用迅速扩展到各个领域。钕铁硼稀土永磁材料的最大磁能积在目前已知的永磁材料中属于最高，是当之无愧的“磁王”。由于其具有优良的室温磁性能和较低的生产成本，成为当今应用最为广泛的永磁材料。但其居里温度比较低(一般不超过360℃)；温度稳定性相对较差(剩磁温度系数在-0.09～-0.12％/℃之间)；且较易氧化、易腐蚀，难以满足很多高温领域的需求。为了更好地满足电动汽车、风力发电、核能应用、航天航空等领域的核心控制器件对稀土永磁材料性能稳定性、可靠性以及高耐热指标的要求，研究影响磁体热稳定性的主要因素及作用规律，具有重要的学术意义及实用价值。磁性能和稳定性是评价永磁材料技术先进性的两个重要方面，永磁材料的磁性能主要用剩磁、矫顽力、最大磁能积等参数进行评价，而永磁材料的稳定性主要用温度稳定性和时间稳定性来评价。温度稳定性主要包括两个方面的内容：第一个是最高使用温度(长径比为0.7的圆柱样品，开路磁通不可逆损失≤5％的最高保温温度)。如果最高使用温度太低则其应用范围就会受到很大限制。第二个是温度系数。有些领域虽然使用环境温度不是很高，但要求当环境温度发生变化时磁体的磁性能基本保持不变。目前，通过添加重稀土元素是提高钕铁硼磁体使用温度的普遍方法，其原理是大幅提高磁体的矫顽力，从而使磁体在较高的使用温度下，仍能保持足够强的抗退磁性。在现有的制备高温度稳定性烧结稀土永磁材料中，均只侧重成分的变化，往往忽略对材料微观结构的控制。例如，在申请号为201710243774.0的中国专利申请中，公开一种‘高温度稳定性永磁材料及其应用’，该申请通过调节元素含量，从而改善温度稳定性，但并未对材料的微观结构进行主动的调控。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料及其制备方法，解决烧结钕铁硼磁体使用温度低、温度稳定性差等问题。本专利技术中，通过联合添加重稀土元素、钴元素与微量元素，对材料的磁矩与微观结构进行有效调控，优化烧结稀土永磁材料晶界相与晶界的结构，形成了含钴非晶态晶界相(见说明书附图2)，获得了具有高温度稳定性的烧结稀土永磁材料。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料，该永磁材料的化学式通式按重量百分比为LREaHREbCocBdTMeFe100-a-b-c-d-e，其中，10≤a≤35，0<b≤25，28≤a+b≤36，1≤c≤35，0.8≤d≤1.5，0<e≤3；LRE为轻稀土Pr、Nd、La、Ce、Y中的一种或多种稀土元素，且LRE中必包含Pr或Nd，HRE为重稀土Gd、Tb、Dy、Ho中的一种或多种稀土元素，TM为Cu、Al、Cr、Nb、Zr、Ga、Ti、Mn、Zn、V、Mo中的两种以上的组合，且TM中必包含Cu或Al；所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料的微观组织包括主相和晶界相，所述主相为RE:(Fe,Co):B＝2:14:1结构的主相晶粒，所述晶界相中存在含钴非晶态结构；其中，该永磁材料的微观组织具有以下成分偏析：第一偏析：主相中的铁含量比晶界相中的铁含量高；第二偏析：主相中的轻稀土总含量比晶界相中的轻稀土总含量低；第三偏析：晶界相中存在钴含量低于主相晶粒内钴含量的贫钴区和钴含量高于主相晶粒内钴含量的富钴区；第四偏析：晶界相中的平均钴含量高于主相中平均钴含量。18≤a≤30，3<b≤11，29≤a+b≤33，5≤c≤15，0.93≤d≤1.05，0.4<e≤1.6。所述第一偏析大于30％；第二偏析大于80％；第三偏析中贫钴区钴含量比主相晶粒中钴含量低3％-15％，富钴区钴含量比主相晶粒中钴含量高5％-50％；第四偏析为3％～30％。所述晶界相中富钴区比贫钴区所占区域更广，二者体积比大于55:45。所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料的剩磁温度系数：20～120℃为-0.08％/℃～-0.001％/℃；内禀矫顽力温度系数：20～120℃为-0.6～-0.3％/℃。所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料的密度为7.5～8.0g/cm3；所述主相晶粒的平均尺寸为1～10μm。所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料的居里温度为350～700℃；最高使用温度大于120℃。所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料圆柱样品的长径比为1时，在100℃保温24h后的不可逆磁通损失小于3％。所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料采用熔炼、氢破碎、气流磨、磁场取向成型、烧结、速冷、回火工艺步骤制备。一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料的制备方法，包括如下步骤：(1)原料准备：按照稀土永磁材料质量百分比化学式LREaHREbCocBdTMeFe100-a-b-c-d-e配制原料，其中：10≤a≤35，0<b≤25，28≤a+b≤36，1≤c≤35，0.8≤d≤1.5，0<e≤3；LRE为轻稀土Pr、Nd、La、Ce、Y中的一种或多种稀土元素，且LRE中必包含Pr或Nd，HRE为重稀土Gd、Tb、Dy、Ho中的一种或多种稀土元素，TM为Cu、Al、Cr、Nb、Zr、Ga、Ti、Mn、Zn、V、Mo中的两种以上的组合，且其中必包含Cu或Al；(2)制备速凝片：将原料放入速凝炉坩埚内，在氩气保护下进行真空感应熔炼，待原料充分熔化后，保持1200～1600℃温度，将合金液浇注到水冷旋转铜辊上，制备成平均厚度为0.2～0.4mm的速凝片；(3)氢破：将步骤(2)得到的速凝片用氢破炉进行破碎，获得粒度小于1mm的氢破粉；(4)气流磨：在氮气保护中，将氢破粉磨成平均粒度1～4μm磁粉；(5)压型：磁粉在1.8T以上的磁场压机中取向压制成型，得到钕铁硼毛坯，然后进行等静压处理，得到密度为3～6g/cm3的生坯；(6)烧结：将压型得到的生坯在真空条件下进行烧结，烧结温度为1000℃～1200℃，烧结时间2～6h；(7)回火：800℃～980℃进行一级回火，时间2～4小时，一级回火结束后以不低于每秒5度的速度迅速将毛坯温度降低至600℃以下；然后400℃～650℃进行二级回火，时间2～6h小时，得到烧结稀土永磁材料毛坯。所述步骤(3)中，在室温0.1～0.5MPa压力下吸氢，然后进行脱氢处理，脱氢温度为500～650℃，时间2～6小时。所述步骤(4)中，控制磁粉的氧含量在10～200ppm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出了一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料，通过联合添加重稀土元素、钴元素与微量元素，对材料的磁矩与微观结构进行有效调控，优化烧结稀土永磁材料晶界相与晶界的结构，通过控制材料的成分配比及烧结、回火工艺，特别是烧结回火结束后的冷却速度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：该永磁材料的化学式通式按重量百分比为LRE

【技术特征摘要】
1.一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：该永磁材料的化学式通式按重量百分比为LREaHREbCocBdTMeFe100-a-b-c-d-e，其中，10≤a≤35，0<b≤25，28≤a+b≤36，1≤c≤35，0.8≤d≤1.5，0<e≤3；LRE为轻稀土Pr、Nd、La、Ce、Y中的一种或多种稀土元素，且LRE中必包含Pr或Nd，HRE为重稀土Gd、Tb、Dy、Ho中的一种或多种稀土元素，TM为Cu、Al、Cr、Nb、Zr、Ga、Ti、Mn、Zn、V、Mo中的两种以上的组合，且TM中必包含Cu或Al；
所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料的微观组织包括主相和晶界相，所述主相为RE:(Fe,Co):B＝2:14:1结构的主相晶粒，所述晶界相中存在含钴非晶态结构；其中，该永磁材料的微观组织具有以下成分偏析：
第一偏析：主相中的铁含量比晶界相中的铁含量高；
第二偏析：主相中的轻稀土总含量比晶界相中的轻稀土总含量低；
第三偏析：晶界相中存在钴含量低于主相晶粒内钴含量的贫钴区和钴含量高于主相晶粒内钴含量的富钴区；
第四偏析：晶界相中的平均钴含量高于主相中平均钴含量。


2.根据权利要求1所述的高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：18≤a≤30，3<b≤11，29≤a+b≤33，5≤c≤15，0.93≤d≤1.05，0.4<e≤1.6。


3.根据权利要求1所述的高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：所述第一偏析大于30％；第二偏析大于80％；第三偏析中贫钴区钴含量比主相晶粒中钴含量低3％-15％，富钴区钴含量比主相晶粒中钴含量高5％-50％；第四偏析为3％～30％。


4.根据权利要求1所述的高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：所述晶界相中富钴区比贫钴区所占区域更广，二者体积比大于55:45。


5.根据权利要求1所述的高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料的剩磁温度系数：20～120℃为-0.08％/℃～-0.001％/℃；内禀矫顽力温度系数：20～120℃为-0.6～-0.3％/℃。


6.根据权利要求1所述的高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：所述高温度稳定性烧结稀土永磁材料的密度为7.5～8.0g/cm3。


7.根据权利要求1所述的高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：所述主相晶粒的平均尺寸为1～10μm。


8.根据权利要求1所述的高温度稳定性烧结稀土永磁材料，其特征在于：所述高温度稳定性烧结稀土永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：董生智，李栋，徐吉元，韩瑞，陈红升，李冬丽，周鸣鸽，李卫，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11