[发明专利]一种Nd-Fe-B永磁薄带磁体及其制备方法

说明书

本发明一种Nd‑Fe‑B永磁薄带磁体及其制备方法，涉及稀土铁基永磁合金，该磁体的元素组成成分通式为Nd_xFe_yCo_zB_uAl_vCu_w，通过在Nd‑Fe‑Co‑B合金组成中添加不同量AlCuFe合金，相当于在Nd‑Fe‑Co‑B合金中有规律地多元复合添加AlCuFe合金组成元素。本发明克服了现有技术添加单一的元素后，在改善Nd‑Fe‑B永磁材料一种或者有限几种性能的同时，会导致其他性能降低或者变化，从而使性能较理论值相差甚远，同时添加多种元素时，又没有规律可循，为后续的研究带来不便，以及因添加高价格且资源稀缺的Dy，而使高矫顽力Nd‑Fe‑B永磁材料成本太高限制了其广泛应用的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及稀土铁基永磁合金，具体地说是一种Nd-Fe-B永磁薄带磁体及其制备方法。

背景技术

自21世纪以后，稀土永磁材料发展迅猛，其中，钕铁硼永磁体作为第三代永磁体，在稀土永磁材料中是磁性能最高、应用最广和发展最迅速的永磁材料。近年来，应用于新能源汽车、风能发电和变频空调领域的稀土永磁电机产量，因满足节能环保的要求而迅速增长，进而给高磁性能钕铁硼永磁材料带来了巨大的市场需求。

合理地添加其他元素是改善Nd-Fe-B永磁材料的微观结构和磁性能的一种非常有效的手段，目前已经存在大量的实验数据可以证明这一点。Zhang等人(Zhang S Y,Xu H,NiJ S,et al.Microstructure refinement and magnetic property enhancement fornanocomposite Nd₂Fe₁₄B/α-Fe alloys by Co and Zr additions.Physica B,2007,393(1):153-157)采用合金Nd_9.5Fe₈₄B_6.5和Nd_9.5Fe₇₉Co₅B_6.5对比研究了Co元素的添加对钕铁硼薄带磁性能和微结构的作用，结果表明添加的Co均匀地分布在软硬磁相之间，通过细化晶粒和提高软/硬磁性相间的交换耦合作用，提高了合金薄带的矫顽力和剩磁。其中，未添加Co的Nd_9.5Fe₈₄B_6.5的磁性能为：Br＝0.87T(96.2emu/g)，Hc＝318kA/m(3.9kOe)，(BH)_max＝77kJ/m³(1.05MGOe)，添加Co后的Nd_9.5Fe₇₉Co₅B_6.5的磁性能为：Br＝0.8-1T(88.4～110.5emu/g)，Hc＝445kA/m(5.6kOe)，(BH)_max＝104kJ/m³(1.42MGOe)。Ma等人(Ma Y G,Li R S,Yang Z,etal.Effects of additive elements(Cu,Zr,Al)on morphological and magneticproperties of NdFeB thin films with perpendicular magnetic anisotropy[J].Materials Science and Engineering B,2005,117(3):287-291)采用合金成分Nd_16.2Fe_71.8B_12.0和Nd_16.2Fe_66.8B_12.0Al_5.0研究了Al元素对钕铁硼薄带的影响，研究发现，加入Al元素可以显著改善薄带的晶粒尺寸。其中，未添加Al的Nd_16.2Fe_71.8B_12.0的磁性能为：Br＝521±36kA/m，Hc＝380kA/m(4.8kOe)，(BH)_max＝77kJ/m³(1.05MGOe)；添加Al后Nd_16.2Fe_66.8B_12.0Al_5.0的磁性能为Ms＝482±34kA/m，Hc＝279kA/m(3.5kOe)。Gholamipour等人(Gholamipour R,Beitollahi A,Marghusian V K,et al.Cu effects on coercivityand microstructural features in nanocrystalline Nd-Fe-Co-B annealed melt[J].Physica B Condensed Matter,2007,398(1):51–54.)用感应熔炼法制备Nd_13.5Fe_74.9-xCo_5.5B₆Cu_x，其中x＝0.0～0.54，薄带磁体在873K退火3min后，磁体的矫顽力先减小后增大，在x＝0.54时达到最大值，矫顽力达1130kA/m(14.2kOe)，剩磁为0.65T(71.8emu/g)。研究发现，富Nd相中Cu的微合金化可以使晶界变得薄且均匀，从而提高矫顽力但不引起剩磁大的降低。