[发明专利]一种(Nd,Y)‑Fe‑B稀土永磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种(Nd,Y)-Fe-B稀土永磁体及其制备方法

背景技术

第三代稀土永磁材料钕铁硼因为高剩磁、高矫顽力和高磁能积的特点，被广泛应用于电力电子、通讯、信息、电机、交通运输、办公自动化、医疗器械、军事等领域。在很多情况下，钕铁硼永磁体会应用在温度较高的环境下，这时磁体的温度稳定性就显得十分重要，这决定了磁体能否在高温环境下继续保持较高的磁性能。传统上提高烧结磁体温度稳定性的主要途径是提高室温的矫顽力，所以一般会采用添加重稀土元素如Tb、Dy等。但是，由于重稀土在地壳中的储量较少、价格很高，无论从经济，还是稀土资源的可持续利用的角度来说，都需要找到一种新的方式来提高磁体的温度稳定性。

除了提高磁体的室温矫顽力外，磁体的磁晶各向异性场随着温度的变化趋势对磁体的温度稳定性也十分重要，因为这决定了在升温过程中，磁体的矫顽力下降速率的快慢。因为稀土元素Y没有4f电子，所以Y₂Fe₁₄B化合物的磁晶各向异能主要是由Fe亚晶格所贡献的。前人对于Y₂Fe₁₄B单晶体的研究表明其磁晶各向异能表达式中高于磁晶各向异性常数K₁的各阶常数都可以忽略，所以其各向异性能主要由K₁项所决定。而K₁在一定的温度区间内具有正的温度系数，即随着温度升高是逐渐变大的。所以稀土元素Y所形成的2:14:1化合物在特定的温度区间内具有不同于其他稀土化合物的反常温度特性。

综上所述，在生产的稀土永磁体中用稀土元素Y部分取代Nd，可利用 Y₂Fe₁₄B的反常的温度行为来提高磁体的温度稳定性。在特定的温度区间内磁体的铁磁性对温度的依赖性会减弱甚至变成正关系，这对于磁体在升温环境下保持其磁性能有着至关重要的作用。同时，经过第一性原理计算证明，Y元素在加入钕铁硼磁体后会趋于进入主相，保持2：14：1铁磁相对磁性能的保持也尤为重要。Y元素的储量在稀土元素中仅少于Ce和La，是一种高丰度稀土元素。所以应用Y元素生产稀土永磁体，还有助于实现成本控制，缓解当前国际稀土产业的严峻形势。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种(Nd,Y)-Fe-B稀土永磁体及其制备方法

一种(Nd,Y)-Fe-B稀土永磁体包括以质量百分数计90～99.99％的主相合金和 0.01～10％的晶界相辅合金。

主相合金成分以原子百分数计为(Y_xNd_1-x-yRE_y)_uFe_100-u-v-wM_vB_w，RE为除Y 和Nd以外的其他稀土元素中的一种或几种，M为Nb、V、Ti、Co、Cr、Mo、 Mn、Ni、Ga、Zr、Ta、Ag、Au、Al、Pb、Cu、Si元素中的一种或几种；x、y、 u、v和w满足以下关系：0.01≤x≤0.6、0＜y≤0.1、12≤u≤18、0＜v≤2、5.6≤w≤7。

晶界相辅合金成分以原子百分数计为R_100-zM’_z，R为稀土元素中的一种或几种，M’为Cu、H、O、F、Fe、Ga、Ti、Al、Co、Nb、Zr、Ta、Si、V、Mo、 Mn、Ag、Mg、Zn元素中的一种或几种；z满足：0<z<100。

一种(Nd,Y)-Fe-B稀土永磁体的制备方法的步骤具体如下：

1)按照设计的主相合金成分进行配料，在真空度高于10^-2Pa的真空中频感应炉中熔炼主相合金，采用速凝铸带技术得到厚度为0.2～0.5mm的主相合金甩片，然后经过氢爆和气流磨工艺制备平均粒度为3～4μm的主相合金粉末；

2)按照设计的晶界相辅合金成分进行配料，然后依次通过熔炼、粗破、球磨制备平均粒度为0.01～3.0μm的晶界相辅合金粉末；

3)将晶界相辅合金粉末与主相合金粉末在氮气保护下混合均匀，在1.5～2T 的磁场下进行取向压型，得到生坯。其中，晶界相辅合金粉末占总粉末质量的 0.01～10％；

4)将得到的生坯进行真空封装，15～20MPa间冷等静压1～3min，放入高真空正压烧结炉，在1040～1100℃间烧结2.5～4h，860～920℃间进行一级回火， 480～620℃间进行二级回火，得到稀土永磁体。