一种纳米晶稀土永磁材料及制备方法和粘结磁体技术

本发明专利技术涉及稀土永磁材料技术领域，具体公开了一种纳米晶稀土永磁材料及制备方法和粘结磁体。本发明专利技术提供了一种基于多主元合金效应的纳米晶稀土永磁材料及制备方法，使纳米晶稀土永磁材料在高丰度元素La、Ce和Y的高取代量下仍具有较高的磁性能，La、Ce、Pr、Nd和Y五种稀土元素的协同作用，抑制了第二相的形成，可使得稀土永磁材料保持较高的硬磁相相对含量，并且抑制了快淬和晶化过程中的晶粒长大行为，使纳米晶稀土永磁材料的晶粒尺寸均匀、细小，制备得到的纳米晶稀土永磁材料包括主相RE2Fe

【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶稀土永磁材料及制备方法和粘结磁体


[0001]本专利技术属于永磁材料
，具体涉及一种纳米晶稀土永磁材料及制备方法和粘结磁体。

技术介绍

[0002]纳米晶稀土永磁材料因其优异的磁性能，广泛应用于永磁电机和新能源汽车等领域中。如今，钕铁硼纳米晶永磁体应用最多的稀土元素Pr、Nd被迅速消耗，而伴生稀土元素La、Ce和Y因应用水平较低被大量积压。利用高丰度La、Ce和Y三种价格相对低廉的稀土元素对永磁材料中的Pr、Nd元素作取代，制备出高性价比的稀土铁硼永磁材料，以实现稀土矿物中各元素的综合利用，是解决稀土矿物消耗不均衡，资源积压、浪费问题的一个突破口。目前对于高丰度稀土元素制备高性价比纳米晶永磁材料的研究主要集中于两方面。首先是利用纯高丰度稀土元素制备纳米晶永磁材料，如中国科学院物理研究所(CN 105304250 A)发现，通过La、Ce元素共同应用于纳米晶永磁材料的制备时，性能明显优于Ce
‑
Fe
‑
B系列，快淬带矫顽力和最大磁能积可分别达到3.55kOe和8.29MGOe；华南理工大学(CN 110534279A)研究了同时利用三种纯高丰度稀土元素(La、Ce和Y)制备快淬纳米晶磁粉，磁粉矫顽力最高为6.15kOe(490kA/m)。但是，利用纯高丰度稀土元素制备得到的永磁体存在矫顽力低的缺陷。另外是高丰度稀土元素部分取代Pr、Nd元素制备纳米晶稀土永磁材料，目前，美国麦格昆磁公司占据了快淬磁粉市场的较大份额，批量生产的商业磁粉牌号[MQP
‑
(BH)
max
/MGOe
‑
H
cj
/kOe]如MQP
‑
12.5
‑
8.5、MQP
‑
10
‑
8和MQP
‑8‑
5(US6979409B2)等，其成分均只以高丰度稀土元素Ce对Pr、Nd元素作取代，取代量分别为28wt.％、60wt.％和80wt.％，随取代量的上升，磁粉磁能积、矫顽力均下降严重。
[0003]因此，亟需提供一种稀土永磁材料及制备方法，能够同时满足提高高丰度稀土元素的取代量，并且改善磁性能严重下降的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种纳米晶稀土永磁材料及制备方法和粘结磁体，能够同时满足提高高丰度稀土元素的取代量，并且改善材料磁性能严重下降的缺陷。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种纳米晶稀土永磁材料，所述纳米晶稀土永磁材料包括主相RE2Fe
14
B，RE包括La、Ce、Pr、Nd和Y，所述主相RE2Fe
14
B的平均晶粒尺寸为10～100nm。
[0006]可选的，所述纳米晶稀土永磁材料的成分按原子百分比表示为(La
‑
Ce
‑
Pr
‑
Nd
‑
Y)
a
Fe
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
b
Tm
c
，其中，8.0≤a≤18.0，5.0≤b≤8.0，0≤c≤6.0，Tm为Co、Cu、Al、Ga、Nb、Zr、V中的至少一种，La、Ce、Pr、Nd和Y中每种稀土元素相对于总稀土元素的原子百分比在5％到35％之间，并且La、Ce和Y的原子百分比的总和在40％～75％之间。
[0007]可选的，所述纳米晶稀土永磁材料还包括第二相，第二相包括CeFe2，以各物相的Fe原子占总的Fe原子的相对摩尔含量计，所述CeFe2的相对含量为3～5％，所述主相RE2Fe
14
B的相对含量为95～97％。
[0008]可选的，所述CeFe2的相对含量为3～4％，所述主相RE2Fe
14
B的相对含量为96％～97％，且所述主相RE2Fe
14
B的平均晶粒尺寸为20～60nm。
[0009]可选的，所述主相RE2Fe
14
B的RE元素在晶粒边缘区域呈梯度分布，Y元素由晶粒边缘区域向外减少，La、Ce、Pr和Nd由晶粒边缘区域向外增加。
[0010]第二方面，本专利技术提供一种前述的纳米晶稀土永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)配料与熔铸，按照纳米晶稀土永磁材料的成分进行配料，然后进行熔化浇注，得到合金铸锭；
[0012](2)熔体快淬，将所述合金铸锭重熔后得到合金液，将所述合金液喷射至旋转的冷却辊表面，得到快淬条带；
[0013](3)晶化处理，将所述快淬条带进行晶化处理，制备得到纳米晶稀土永磁材料。
[0014]可选的，步骤(2)制备得到的所述快淬条带的相结构包括主相RE2Fe
14
B，主相RE2Fe
14
B的平均晶粒尺寸为10～40nm，RE包括La、Ce、Pr、Nd和Y。
[0015]可选的，所述快淬条带的相结构还包括非晶相和第二相，所述第二相包括CeFe2，以各物相的Fe原子占总的Fe原子的相对摩尔含量计，所述非晶相的相对含量为3～7％，所述CeFe2的相对含量为2～4％，所述主相RE2Fe
14
B的相对含量为89～95％。
[0016]可选的，步骤(3)晶化处理的加热温度为520～630℃，保温时间为5～60min。
[0017]第三方面，本专利技术提供一种纳米晶稀土永磁粘结磁体，由包括前述的纳米晶稀土永磁材料制备得到。
[0018]综上所述，本专利技术具有以下至少一种有益效果：
[0019]1.本专利技术提供的一种纳米晶稀土永磁材料，基于多主元合金效应设计的高性价比纳米晶稀土永磁材料成分中，形成RE2Fe
14
B相后磁性能较高的Pr、Nd元素至少占总稀土原子数的10％，保证了多主元合金设计框架内，高性价比纳米晶稀土永磁材料较优的磁性能，纳米晶稀土永磁材料的剩磁能够达到7.4kGs以上，H
cj
能够达到8.88kOe以上，磁能积能够达到10.20MGOe以上，较佳的剩磁能够达到7.5kGs以上，H
cj
能够达到8.88kOe以上，磁能积能够达到10.69MGOe以上。
[0020]2.本专利技术提供的一种纳米晶稀土永磁材料，五种稀土元素的协同作用可使五种稀土元素原子以固溶的形式存在于2:14:1相中，同时CeFe2和YFe2的形成受到抑制。Y元素的加入可提高主相相对含量，并促成高磁晶各向异性RE2Fe
14
B相包裹低磁晶各向异性RE2Fe
14
B相。因此，在较高的高丰度稀土元素La、Ce和Y对Pr、Nd元素的取代量下，仍可保持较高的硬磁相相对含量和均匀的微观结构，抑制了快淬和晶化过程中的晶粒长大行为，使快淬磁粉中的晶粒尺寸均匀、细小，主相RE2Fe
14
B的平均晶粒尺寸为10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶稀土永磁材料，其特征在于，所述纳米晶稀土永磁材料包括主相RE2Fe
14
B，RE包括La、Ce、Pr、Nd和Y，所述主相RE2Fe
14
B的平均晶粒尺寸为10～100nm。2.根据权利要求1所述的纳米晶稀土永磁材料，其特征在于，所述纳米晶稀土永磁材料的成分按原子百分比表示为(La
‑
Ce
‑
Pr
‑
Nd
‑
Y)
a
Fe
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
b
Tm
c
，其中，8.0≤a≤18.0，5.0≤b≤8.0，0≤c≤6.0，Tm为Co、Cu、Al、Ga、Nb、Zr、V中的至少一种，La、Ce、Pr、Nd和Y中每种稀土元素相对于总稀土元素的原子百分比在5％到35％之间，并且La、Ce和Y的原子百分比的总和在40％～75％之间。3.根据权利要求1所述的纳米晶稀土永磁材料，其特征在于，所述纳米晶稀土永磁材料还包括第二相，第二相包括CeFe2，以各物相的Fe原子占总的Fe原子的相对摩尔含量计，所述CeFe2的相对含量为3～5％，所述主相RE2Fe
14
B的相对含量为95～97％。4.根据权利要求3所述的纳米晶稀土永磁材料，其特征在于，所述CeFe2的相对含量为3～4％，所述主相RE2Fe
14
B的相对含量为96％～97％，且所述主相RE2Fe
14
B的平均晶粒尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖，李军，连李昱，张晓伟，王仁全，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：