[发明专利]一种铈铁铝合金、含铈稀土永磁体及其制备方法

说明书

本发明属于稀土永磁材料领域，涉及一种铈铁铝合金、含铈稀土永磁体及其制备方法。本发明的主相合金由如下原料组成：PrNd：28‑30wt％，B：0.92‑1.1wt％，Al：0‑0.8wt％，Cu：0.05‑0.3wt％，Co：0.1‑2wt％，Ga：0‑0.5wt％，Zr：0‑0.5wt％，Fe余量；副相合金的组成按质量百分比计为Ce_aFe_bAl_cM_{100‑a‑b‑c}，其中，50≤a≤90，5≤b≤40，1≤c≤10，M为Dy、Ho、Pr、Nd、Tb中的至少一种。本发明分别熔炼不含铈的主相合金和富铈的副相合金，可提高边界去磁化耦合能力，降低富稀土相在生产过程中引入的氧含量，从而提高磁体矫顽力。

技术领域

本发明属于稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种铈铁铝合金、含铈稀土永磁体及其制备方法。

背景技术

钕铁硼(NdFeB)是目前磁性最强的稀土永磁材料，具有良好的矫顽力(Hcj)、高磁能积(8MGOe-64MGOe)以及高耐温性，相关产品广泛应用于电动汽车、风力发电、变频空调、核磁共振、光盘驱动器、仪器仪表、选矿、玩具等领域。然而，随着钕铁硼永磁体产业的不断发展扩大，重稀土资源愈发稀缺且价格昂贵。另一方面，实际制备的烧结钕铁硼磁体常存在结构缺陷或成分分布不均等问题，导致实际矫顽力达不到理论值。

目前，在永磁材料中添加稀土金属铈(Ce)替代部分重稀土镨钕以降低材料成本、减缓资源紧缺已经得到广泛研究和应用。但是由于金属铈非常活泼，在生产过程中极易氧化，增加磁体中氧含量，从而导致富稀土相组织结构变化、磁体一致性变差。另外，铈铁硼主相饱和磁化强度低于钕铁硼相，且熔点较低，在烧结过程很容易出现局部晶粒长大导致磁体内禀矫顽力降低，综合磁性能较差。现有技术中采用双合金工艺制备的铈钕铁硼磁体，虽然在一定程度上提高矫顽力和剩磁，但微观上磁体内部仍存在 Ce元素分布不均匀的现象，不利于晶界结构的优化和矫顽力的进一步提升。因此，在降低成本、节约能源的同时，保证含铈稀土永磁体的磁性能，仍是当前备受关注的研究重点。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种铈铁铝合金，并将其作为副相合金与不含铈的主相合金通过烧结制得高矫顽力的含铈稀土永磁体。

本发明的上述目的通过以下技术方案得以实施：一种铈铁铝合金，所述铈铁铝合金的组成按质量百分比计为Ce_aFe_bAl_cM_100-a-b-c，其中，50≤a≤ 90，5≤b≤40，1≤c≤10，M为Dy、Ho、Pr、Nd、Tb中的至少一种。

本发明的另一目的在于提供一种含铈稀土永磁体，由不含铈的主相合金和上述铈铁铝合金作为副相合金通过烧结制得。

烧结钕铁硼磁体为多相结构，以Nd₂Fe₁₄B为主相，主相周围分布着富稀土相以及少量富硼相和杂质。富稀土相在烧结过程中形成液相，提升了主相晶界间的润湿性，促进磁体的致密化，同时由于稀土元素具有较低的形成能更易于向主相扩散，在烧结完成后包覆在主相晶粒外层，提升晶粒的各向异性场，增加反相畴的形核难度。富稀土相的成分、结构及分布特征直接影响磁体材料的结构敏感参量，尤其是对磁体矫顽力有重要影响。然而实际生产中，由于不合理的成分设计或制备工艺，烧结钕铁硼磁体的富稀土晶界相中还存在氧化物相、杂质相及孔洞等。磁体中含氧量的增加会导致磁性能恶化，因此控制烧结磁体的氧含量是提高矫顽力的关键。本发明的非晶或纳米晶结构的铈铁铝合金具有高防氧化特性，在含铈钕铁硼磁体的制备中作为副相合金可有效降低生产过程中的氧含量，从而提高磁体矫顽力和产品一致性。并且，本发明的主相合金中不含铈元素，可避免烧结过程中局部晶粒长大，从而优化晶粒结构，提升磁体矫顽力。