[发明专利]一种高通量制备不同目标元素含量烧结钕铁硼磁体的工艺方法

说明书

本发明提供了一种钕铁硼磁体中间体，所述钕铁硼磁体中间体由钕铁硼压坯和复合在钕铁硼压坯上的低熔点合金片经扩渗和烧结处理后得到。与现有技术相比，本发明以钕铁硼磁体压坯为起始原料，通过特定的压坯扩渗，可使合金熔化液沿扩渗方向形成浓度梯度，因此合金中目标元素也会在压坯中形成含量梯度，再分段切块后利用回火热处理使各磁块自身元素均匀分布，既保证了一次工艺过程后，磁块之间目标元素含量呈梯度分布，又保证了各磁块自身成分组织均匀，可在短周期内高效地生产大批不同目标元素含量的烧结钕铁硼磁体，即实现高通量制备不同目标元素含量烧结钕铁硼磁体。

技术领域

本发明属于烧结钕铁硼磁体制备技术领域，涉及一种钕铁硼磁体中间体以及一种不同目标元素含量的烧结钕铁硼磁体的制备方法，尤其涉及一种高通量制备不同目标元素含量烧结钕铁硼磁体的工艺方法。

背景技术

被誉为“磁王”的烧结钕铁硼永磁材料已成为电力、电讯、汽车、计算机、生物医学及家用电器等领域的核心功能材料，正在应用于制造几百千瓦的电动(或混合电动)汽车的发电机、电动机，以及制造兆瓦量级的风力发电永磁电机。

烧结钕铁硼永磁材料的成分十分重要，其许多内禀磁性能，如磁极化强度、磁晶各向异性场HA与磁晶各向异性常数K1、居里温度Tc等都是由材料的成分来决定的。成分是决定烧结钕铁硼永磁材料性能的基础，同时成分也一定程度上影响着材料的显微结构，因此稀土永磁材料工作者一直细心地、科学地设计永磁材料的成分，把材料成分设计放在第一位。

在形成RE₂Fe₁₄B的基础上，烧结钕铁硼永磁材料的成分(质量比)可用下式表达为：

(Nd_1-xRE_x)_29.08+ω(Fe_1-yMy_)69.89B_1.03 (1)

式中RE是其它稀土元素，x是其它稀土元素取代Nd的数量(质量分数)。29.08％稀土金属中有26.68％是为了形成2:14:1相所必须的稀土含量，2.4％是为使烧结钕铁硼永磁体中有足够的富稀土相而添加的，以保证使每一个2:14:1相晶粒被富稀土相包围，起到去交换耦合作用，提高矫顽力；起烧结作用，实现磁体致密化。ω是附加稀土元素的添加量，它视磁体生产过程中氧含量控制而定，通常情况下ω的值为1.8。M是其它金属元素，y是其它金属取代金属铁的取代量，而研究发现少量的其它金属元素的添加可明显改变烧结钕铁硼永磁材料的性能。到目前为止，广大稀土永磁学者对元素周期表上的大部分金属元素做了研究，对一些金属元素在烧结钕铁硼永磁材料中的作用已有初步的了解，例如Tb、Dy等元素取代Nd可形成更高各向异性场的Tb₂Fe₁₄B、Dy₂Fe₁₄B等，可以明显提高磁体矫顽力，Co可明显提高磁体的居里温度，Al、Cu、Nb、Ga、Ti、W、Mo等元素可有效提高磁体矫顽力及温度稳定性，但同时这些元素的加入又会降低磁体的剩磁。然而，这些认识都只停留在定性而非定量的初步认识，这些元素的添加并非是各自单独对磁体起作用，而是综合作用的结果，部分非金属元素尚未加入研究，各元素对矫顽力机制的影响也尚未明确，不同元素在磁体晶界处的成相特征也有待研究。由于各元素的作用，研究者急切的将三元的烧结钕铁硼发展为四元、五元、六元以至七元系的烧结钕铁硼，追求拥有高矫顽力高剩磁的综合性能的磁体，这就要求学者们准确理解各元素以及几种元素综合作用下对磁体组织性能的影响。

目前学者研究各种元素对烧结钕铁硼永磁材料性能的影响主要通过试验法来进行，而目前的试验方法主要通过烧结钕铁硼生产过程中配料和制粉阶段混入其它元素，每次试验只能单一的研究一定量的一种或少量几种目标元素对烧结钕铁硼永磁材料性能的影响，试验重复性差且对比困难，试验耗时且操作繁琐，这大大增加了试验的周期和误差，全面深入研究各元素或几种元素综合作用以及不同稀土元素含量磁体中其它金属元素种类及含量的影响将是一个长期而复杂的工作。