一种永磁合金及其制备方法技术

一种永磁合金，其特征在于：所述永磁合金为Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系纳米双相永磁合金，其中Ｒ为稀土类元素；所述永磁合金的组成为（Ｒ↑［１］↓［１－ｘ］，Ｒ↑［２］↓［ｘ］）－Ｆｅ－Ｍ－Ｂ，其中Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］是两种不同的稀土类元素，ｘ／（１－ｘ）的值在２．０～３．３之间，Ｍ是从Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｚｒ，以及Ｈｆ中选择的任意一种或一种以上元素。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及一种可广泛应用于电动机、传感器等方面的小型、高性能的永磁合金及其制备方法，属于永磁合金制备

技术介绍
近年来，汽车、电气制品使用的电动机、传感器、发电机，以及汽车减速装置使用的永磁体，对它们的小型化(高性能化)以及低价格化的要求在逐渐提高。为了满足这样的要求，广泛地应用了由稀土中价格相对低廉的Nd制成的Nd-Fe-B系永磁合金。目前使用的Nd-Fe-B系永磁合金主要是化学计量成分的Nd-Fe-B系合金(典型成分为Nd12Fe82B6)，此外，有关低稀土含量的Nd-Fe-B系合金的研究也一直在进行，研究报告和专利也在不断发表。有关研究报告和专利中提到的Nd-Fe-B系合金中，有一种成分为Nd11Fe72B7.5Co8V1.5的合金能得到19.1MGOe(152.7kJ/m3)的最大磁能积(例如，参见非专利文献1，山本等，Nd-Fe-Co-B-V系急冷薄带永磁体的磁性能，日本应用磁气学会誌，Vol.13，No.2，1989，p219-222)。此外，还有一种Nd-Fe-B-(Zr或Nb)、Nd-Fe-Co-B-(Zr或Nb)的合金，其最大磁能积可以分别达到15MGOe(120kJ/m3)、17MGOe(135kJ/m3)(参见非专利文献2，T.Yoneyama，O.Kohmoto and K.Yajima，Magnetic Properties of Rapidly Quenched Nd-Fe-T-B(T＝Zr，Nb)Magnets，The 9thInternational Workshop on Rare-earth Magnets and Their Application，August 31-Semptember 2，1987，pp495-502)。此外，人们设想让高矫顽力的硬磁相(硬磁性晶粒)和高饱和磁化强度的软磁相(软磁性晶粒)之间交换结合，就有可能得到高性能的磁体；并相继专利技术了多种以Nd2Fe14B相为硬磁相、以Fe3B相或/和α-Fe相为软磁相的纳米双相永磁材料(参见专利文献1，特开平11-288807号公报)。然而，迄今为止，所有的使用低稀土含量的Nd-Fe-B系纳米双相合金，其最大磁能积未能超过20MGOe。上述提及的非专利文献中所述的有比较高的磁性能的Nd-Fe-B系合金，以及上述提及的专利文献所述的永磁合金粉，比Nd更昂贵的元素Co的含量也特别多，使得此种合金的制造成本高昂。本专利技术的研发者以前研发的纳米双相高性能稀土类永磁合金(参照特开2001-323343号公报)，全都不含有Co，比以前的合金的生产成本都要低。但是，最大磁能积只有15MGOe，磁性能较低是其缺陷。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本专利技术的目的就是提供一种磁性能良好而且制造成本低的永磁合金及其制备方法。本专利技术提出的一种永磁合金，其特征在于所述永磁合金为R-Fe-B系纳米双相永磁合金，其中R为稀土类元素；所述永磁合金的组成为(R11-x，R2x)-Fe-M-B，其中R1、R2是两种不同的稀土类元素，x/(1-x)的值在2.0～3.3之间，M是从Nb、Cu、Al、Cr、Ti、V、Mn、Ni、Zn、Zr，以及Hf中选择的任意一种或一种以上元素。在上述永磁合金中，所述M在合金中的含量为0.02～1.25at％。在上述永磁合金中，所述永磁合金的组成为(Nd1-x，Prx)-Fe-M-B，其中x/(1-x)的值在2.0～3.3之间。在上述永磁合金中，所述M为Nb，其在合金中的含量为0.2～0.8at％。在上述永磁合金中，所述M为Cu，其在合金中的含量为0.03～0.25at％。在上述永磁合金中，所述M为Nb和Cu，其中Nb的含量为0.2～0.8at％，Cu的含量为0.03～0.25at％。本专利技术提出的一种永磁合金的制备方法，其特征在于首先将上述组成的永磁合金熔化成合金熔液，然后将这种合金熔液喷射到以15～18m/s的表面速度旋转着的旋转冷却体上，形成急冷凝固磁体。本专利技术设计和制备的永磁合金是R-Fe-B系纳米双相永磁合金，合金的组成用(Nd1-x，Prx)-Fe-M-B的形式表示，Nb的成分占0.2～0.8at％，Cu的成分占0.03～0.25at％。成分中虽不含Co，却是一种具有良好磁性能的永磁合金。另外，本专利技术提出的永磁合金的制造方法是把上述成分的永磁合金熔化制成合金熔液，然后将此合金熔液喷射到以15～18m/s的速度旋转着的旋转冷却体上，合金熔液迅速冷却形成急冷凝固磁体。这样，所得到的永磁合金材料磁性能良好而且价格便宜。附图说明图1为本专利技术实施例相关的永磁合金(Nd1-x，Prx)9Fe84.9Nb0.5Cu0.1B5.5中的Pr的成分组成x与矫顽力的关系示意图。图2为本专利技术实施例相关的永磁合金(Nd1-x，Prx)9Fe84.9Nb0.5Cu0.1B5.5中的x/(1-x)的比与最大磁能积的关系示意图。图3为本专利技术实施例相关的永磁合金(Nd1-x，Prx)9Fe84.9Nb0.5Cu0.1B5.5中的Pr的成分组成x与最大磁能积的关系示意图。图4为本专利技术实施例相关的永磁合金(Nd1-x，Prx)9Fe84.9Nb0.5Cu0.1B5.5中的Pr的成分组成x与剩磁的关系示意图。图5为本专利技术实施例相关的永磁合金(Nd0.25，Pr0.75)9FeBalNbb1Cu0.1B5.5中的Nb的成分组成b1与最大磁能积的关系示意图。图6为本专利技术实施例相关的永磁合金(Nd0.25，Pr0.75)9FeBalNb0.5Cub2B4.5中的Cu的成分组成b2与最大磁能积的关系示意图。图7为本专利技术实施例相关的永磁合金(Nd0.25，Pr0.75)9FeBalNbbCucB4.5中的Nb的成分组成b1、Cu的成分组成b2与最大磁能积的关系示意图。具体实施例方式下面对本专利技术提出的上述技术方案的永磁合金中Pr、Nb以及Cu的选择理由进行说明1.合金元素种类的选择(1)Pr的选择现有纳米双相稀土永磁材料磁能积较低的重要原因之一是矫顽力和方形度低。为了提高矫顽力和方形度，可以把一部分的Nd用磁晶各向异性场比较大的重稀土类元素，例如用Tb或者Dy等来替换。可是Tb或者Dy等重稀土类元素价格高，并且与Fe的磁矩为反平行排列，减少了磁体的饱和磁化强度，结果降低了最大磁能积。Pr与Nd同为轻稀土元素，两者与Fe的磁矩都为平行排列，用Pr代替部分Nd，基本上不降低饱和磁化强度；同时，Pr的磁晶各向异性场比Nd高(Pr的磁晶各向异性场HA＝9.0T，而Nd的磁晶各向异性场HA＝7.0T)，因此，用Pr代替一部分的Nd，可以提高矫顽力、方形度和磁能积；此外，Pr的价格比Nd低，特别是Pr-Nd混合稀土金属的价格更低。这样，通过用Pr代替一部分的Nd，就可以制得高性能、低成本的稀土永磁合金。(2)Nb的选择在纳米双相永磁体中，Nb主要聚集在晶界处，在晶化过程中阻碍了两相晶粒的长大，从而获得细小的晶粒，增强交换耦合作用。但是过高含量的Nb的添加将会导致磁性能的降低，这是因为Nb的低饱和磁化强度以及形成了较多的晶间相阻碍了交换耦合。因此，适量地添加Nb，才会提高纳米双相磁体的性能。另外，与有类似作用的合金元素Zr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁合金，其特征在于所述永磁合金为R-Fe-B系纳米双相永磁合金，其中R为稀土类元素；所述永磁合金的组成为(R11-x，R2x)-Fe-M-B，其中R1、R2是两种不同的稀土类元素，x/(1-x)的值在2.0～3.3之间，M是从Nb、Cu、Al、Cr、Ti、V、Mn、Ni、Zn、Zr，以及Hf中选择的任意一种或一种以上元素。2.按照权利要求1所述的永磁合金，其特征在于所述M在合金中的含量为0.02～1.25at％。3.按照权利要求1所述的永磁合金，其特征在于所述永磁合金的组成为(Nd1-x，Prx)-Fe-M-B，其中x/(1-x)的值在2.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜忠良，陈秀云，马春来，朱静，西本睦男，
申请(专利权)人：清华大学，五十铃自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：