[发明专利]含铈低熔点稀土永磁液相合金及其永磁体制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土永磁材料技术领域，涉及一种含铈低熔点稀土永磁液相合金、包括该液相合金的磁体及其制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼是目前磁能积最高的永磁材料，广泛应用于通信、医疗、航空、航天、电子等高技术领域，并且是混合动力或纯电动汽车、风力发电等新能源经济的关键材料。烧结钕铁硼永磁材料主要由Nd₂Fe₁₄B磁性主相、少量的富化物相和晶界之间的富钕液相所组成。Nd₂Fe₁₄B磁性主相的熔点约为1185℃，富钕液相的熔点为655℃。钕铁硼的烧结温度一般在1050℃～1100℃之间。在烧结过程中，Nd₂Fe₁₄B磁性主相仍为固态，富钕相则成为液态，因此钕铁硼的烧结是典型的液相烧结过程。随着液相流动，由于毛细管吸力使磁体迅速致密化。此外，富钕液相对烧结钕铁硼合金的磁硬化具有重要作用。富钕液相可以看作是钕铁二元共晶合金，烧结温度下，在Nd₂Fe₁₄B磁性主相晶界交隅处和晶界之间充满富钕相，在冷却过程中，转变为共晶富钕相，一方面促进烧结，另一方面富钕相沿晶界分布，起到去交换耦合作用，有利于矫顽力的提高。在回火热处理过程中，富钕液相可以使Nd₂Fe₁₄B磁性主相的界面变得更加平直和光滑，降低杂散磁场，从而进一步提高矫顽力。因此，富钕液相的成分、熔点以及分布对烧结钕铁硼磁体的致密化和磁性能都有着至关重要的影响。

现有技术中通常采用少量添加低熔点的金属，如镓、铜、铝、锗、锌、锡等，通过添加一种或多种合金元素与钕、镨等稀土元素形成新的低熔点共晶相促进烧结、改善富钕相的微观结构，从而实现对矫顽力的调控。但是由于上述金属是非磁性相，只能微量添加，因此其只能在较小范围内对烧结温度和回火过程中富钕相的分布和微观组织结构实现调控。

另一方面，添加稀土元素镧、铈等可以降低烧结温度，但镧铁硼和铈铁硼相的饱和磁化强度低于钕铁硼相，降低磁体的剩磁，特别是其各向异性场仅为钕铁硼相的三分之一，所以含镧、铈磁体的矫顽力很低，综合磁性能差。并且其稳定性较差，尤其镧、铈较活泼，与氧的结合能力强，磁体中的氧含量随镧、铈含量的增加而增大。而氧含量的提高，会引起富稀土相的组织结构变化，导致磁体的矫顽力进一步降低，难以到达商业磁体对矫顽力和磁能积等综合磁性能的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的是提供了一种含铈低熔点稀土永磁液相合金。

本发明的另一个目的是提供了一种含铈低熔点稀土永磁液相合金的磁体及其制备方法，通过科学合理的成分设计，可以减少铈元素进入主相提高剩磁，低熔点液相可以降低钕铁硼磁体的烧结温度，实现低温烧结，有利于减小磁体的晶粒尺寸，通过氧含量控制液相的微观结构，提高磁体的矫顽力，从而获得较好的综合性能。

为实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种含铈低熔点稀土永磁液相合金，用于添加到钕铁硼永磁合金中调整烧结温度，所述稀土永磁液相合金的化学式按质量百分比为：(Ce_x,Nd_1-x)_y-M_z-Fe100_-y-z，其中0.1≤x≤1.0，0.4≤y≤0.9，0≤z≤5，M为Co、Al、Cu、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V中的一种或几种。

所述稀土永磁液相合金中x为0.1-0.5。

一种包含上述含铈低熔点稀土永磁液相合金的磁体，其使用状态化学成分按质量百分比为：(Ce_x,RE_1-x)_26-32-(Fe,M)_bal-B_0.8～_1.2，RE为除Ce外的一种或多种稀土元素，所述稀土永磁液相合金的化学式按质量百分比为：(Ce_x,Nd_1-x)_y-M_z-Fe_100-y-z，其中0.1≤x≤1.0，0.4≤y≤0.9，0≤z≤5，M为Co、Al、Cu、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V中的一种或几种；