同时提高矫顽力和剩磁的Nd-Pr-Fe-Co-B系稀土永磁合金及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种同时提高矫顽力和剩磁的Nd

【技术实现步骤摘要】
同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及低成本高性能的无重稀土永磁合金领域，尤其涉及一种同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金及其制备工艺。

技术介绍

[0002]1983年第三代稀土永磁材料问世，凭借其优异的磁性能，广泛的应用于风力涡轮机、计算机、家用电器和混合动力汽车的关键部件，在现代可持续经济中发挥着重要作用。为了满足能源领域对永磁材料日益增长的需求，研究者认为开发高矫顽力和剩磁的高性能永磁材料是极其必要的。内禀性能较低的Nd
‑
Fe
‑
B合金，限制了其在高温环境下工作。为了进一步提高Nd
‑
Fe
‑
B合金的室温磁性能，在Nd
‑
Fe
‑
B合金中用重稀土元素(如Dy和Tb)替代部分的Nd来提高合金的矫顽力是研究者们常用的一种方式。但是，由于重稀土元素的资源匮乏和昂贵的价格。因此，性能优异的无重稀土的Nd
‑
Fe
‑
B合金成为大家追求的目标。
[0003]矫顽力的增加通常会伴随着剩磁的减少，反之亦然，这被称为矫顽力
‑
剩磁制衡。矫顽力
‑
剩磁的相互制衡成为了产生具有较大最大能量积(BH)
max
的优异磁性能的主要障碍。这激发了研究人员的努力，并探索各种方法来克服永磁体中的矫顽力
‑
剩磁制衡困境。Zhang等人研究发现利用高塑性变形制备了块状α
‑
Fe/Nd2Fe
14
B纳米复合磁体，并通过对Nd2Fe
14
B相的界面结构和成分优化和增加α
‑
Fe相的含量，实现了矫顽力和剩磁的同时增强。有研究表明Nd2Fe
14
B(2:14:1)晶间相的分布和组成对Nd
‑
Fe
‑
B合金的矫顽力和剩磁有显著影响。晶间相可分为两类。一种被称为非磁性晶间相，它含有超过65％at％的稀土(例如Nd和/或Pr)，通过分离2:14:1的磁性晶粒来提高矫顽力。另一种被称为铁磁晶间相，主要含有铁磁元素(>65at％Fe和/或Co)，通过增强2:14:1磁性晶粒之间的交换耦合来增加剩磁，但是现有这些方法都无法使得矫顽力和剩磁同时提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金及其制备工艺。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金，按照所有元素原子百分比含量为100at％计算，包括以下元素组分及其含量：
[0006][0007]进一步地，所述的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金为以下的任意一种：
[0008]Nd
10.20
Pr
2.55
Fe
68.11
Co
13.04
B
5.80
Ga
0.3
(at％)；
[0009]Nd
10.17
Pr
2.54
Fe
67.90
Co
13.00
B
5.78
Ga
0.6
(at％)；
[0010]Nd
10.13
Pr
2.53
Fe
67.63
Co
12.95
B
5.76
Ga
1.0
(at％)。
[0011]进一步地，添加Ga元素使得Nd2Fe
14
B晶粒之间形成非铁磁性晶间相和铁磁性晶间相，通过调节非铁磁性晶间相和铁磁性晶间相的分布和成分，使得该稀土永磁合金能够同时提高矫顽力和剩磁。
[0012]本专利技术还提供一种同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金的制备方法，按比例将配置好的原料按照熔点从低到高的顺序放入到熔炼炉进行电弧熔炼，得到的合金铸锭采用熔体快淬法成型，然后进行磁场退火，得到产品。
[0013]进一步地，所述的磁场退火至少满足以下条件之一：
[0014](1)磁场退火的方向：按照合金的长轴方向平行于磁场的方向放进磁场退火炉中；
[0015](2)外加磁场范围：0.5
‑
1.5T；
[0016](3)退火温度范围：573K
‑
723K；
[0017](4)退火时间范围：15min
‑
30min。
[0018]进一步地，各原料采用以下方式加入熔炼炉：Nd、Pr、Fe、Co和Ga以纯金属加入；B以Fe
‑
B合金的方式加入。
[0019]进一步地，电弧熔炼之前，先用将熔炼炉的腔体抽低真空至3
‑
6Pa，然后，抽高真空至2
×
10
‑3Pa
‑4×
10
‑3Pa，将炉腔充入高纯氩气进行洗气，重复抽低真空和高真空的步骤，最后，通入高纯氩气并控制腔室压力为0.1
‑
0.2MPa，在此保护气氛下引弧熔炼。
[0020]进一步地，熔体快淬法具体为：将合金铸锭置于石英管中，然后将石英管固定在甩带机中的铜辊上方，将甩带机的腔体抽低真空至3
‑
6Pa，接着将腔体抽高真空至2
×
10
‑3Pa
‑4×
10
‑3Pa，抽真空结束后将腔室充入高纯氩气，调整储气瓶内的气压，使腔室和储气瓶内形成0.08
‑
0.1MPa的压力差，随后打开电流开关，使合金铸锭在感应加热下熔化，将熔体液体喷溅到高速旋转的铜辊上，得到产品。
[0021]进一步地，熔体温度为：1000～1500K，腔室压力为0.02
‑
0.06MPa，铜辊转速为10
‑
20m/s。
[0022]进一步地，石英管与铜辊间的距离为6
‑
10mm。
[0023]本专利技术对Nd
‑
Pr
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金，其特征在于，按照所有元素原子百分比含量为100at％计算，包括以下元素组分及其含量：2.根据权利要求1所述的一种同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金，其特征在于，所述的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金为以下的任意一种：Nd
10.20
Pr
2.55
Fe
68.11
Co
13.04
B
5.80
Ga
0.3
(at％)；Nd
10.17
Pr
2.54
Fe
67.90
Co
13.00
B
5.78
Ga
0.6
(at％)；Nd
10.13
Pr
2.53
Fe
67.63
Co
12.95
B
5.76
Ga
1.0
(at％)。3.一种如权利要求1或2所述的同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金的制备方法，其特征在于，按比例将配置好的原料按照熔点从低到高的顺序放入到熔炼炉进行电弧熔炼，得到的合金铸锭采用熔体快淬法成型；Ga的添加使得Nd2Fe
14
B晶粒之间形成非铁磁性晶间相和铁磁性晶间相，通过调节非铁磁性晶间相和铁磁性晶间相的分布和成分，使得该稀土永磁合金能够同时提高矫顽力和剩磁。4.根据权利要求3所述的同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金的制备方法，其特征在于，合金铸锭采用熔体快淬法成型后，进行磁场退火，得到产品。5.根据权利要求4所述的同时提高矫顽力和剩磁的Nd
‑
Pr
‑
Fe
‑
Co
‑
B系稀土永磁合金的制备方法，其特征在于，所述的磁场退火至少满足以下条件之一：(1)磁场退火的方向：按照合金的长轴方向平行于磁场的方向放进磁场退火炉中；(2)外加磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭晓华，吕梦馨，朱佳鑫，徐晖，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：