一種高性能燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料領(lǐng)域，特別涉及一種高性能燒結(jié)釹鐵硼稀土 永磁材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 燒結(jié)釹鐵硼永磁材料正在推動計算機硬盤技術(shù)、核磁共振成像技術(shù)、電動車、風力 發(fā)電、工業(yè)永磁電機、消費電子（CD、DVD、手機、音響、復印機、掃描儀、攝像機、照相機、冰箱、 電視機、空調(diào)機等等）技術(shù)及磁力機械、磁懸浮技術(shù)、磁傳動技術(shù)等的迅速發(fā)展。
[0003] 隨著應用市場不斷拓寬與深入，對燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的要求也越來越高。性能 要高，成本要低。為此，新的燒結(jié)釹鐵硼新技術(shù)也不斷出現(xiàn)，如SC技術(shù)、雙合金技術(shù)、邊界結(jié) 構(gòu)控制技術(shù)、低溫燒結(jié)和細化晶粒技術(shù)等等。
[0004] 現(xiàn)在得到大家認可的燒結(jié)釹鐵硼中相的結(jié)構(gòu)是由主相R2Fe14B相和晶界相（富R相 和B相）組成。主相R 2Fe14B在材料中所占的比率越大，磁性能就越高；據(jù)此，稀土的含量就 要盡可能接近主相的含量。當稀土降低時又容易形成鐵，達不到設計的主相要求。晶 界相太少又形不成液相燒結(jié)。
[0005] 中國專利ZL200610089124. 7公開了北京工業(yè)大學的岳明等人用納米Dy、Tb粉做 第二相，與第一相混合制作高矯頑力釹鐵硼的技術(shù)。在相同條件下，節(jié)省了重稀土的用量。
[0006] 中國專利ZL201010240913. 2通過金屬滲入劑沿著晶界滲入，并與Pr和/或Nd發(fā) 生置換，包圍在主相的周圍，在提高矯頑力的同時，對磁能積的降低較少，顯著減少重稀土 的用量，保護了地球上的稀缺資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高性能燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料及其制 備方法，該方法改善在燒結(jié)過程中形成的邊界缺陷并使重稀土元素盡量多的成為邊界區(qū)， 起到提尚矯頑力同時盡可能小的影響剩磁，提尚材料的磁性能；在取得相等磁性能的如提 下顯著減少了重稀土的用量，降低了成本。
[0008] 本發(fā)明的一種高性能燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料，所述材料包括形成主相的第一磁 粉，形成邊界區(qū)的第二磁粉和形成晶界相的第三磁粉；其中，第一磁粉以R 2T14B相為主相，R 選自除Dy和/或Tb以外的稀土類元素中的一種或者幾種，T選自過渡族元素中的一種或 者幾種；第二磁粉以R' 2T14B相為邊界區(qū)，R'為Dy和/或Tb，T選自過渡族元素中的一種或 者幾種。
[0009] 所述第一磁粉按質(zhì)量百分比計，成分為RxT1Q。 (x+y+z)NbyMwBz，其中24彡x彡35， 0? 1彡y彡2.0,0.90彡z彡1.20,0. 1彡w彡10 ;R選自除Dy、Tb以外的稀土類元素中的 一種或者幾種，T為Fe和/或Co, M為Cu、Al、Zr、Ti、Cr、Mo中的一種或幾種。
[0010] 所述第二磁粉按質(zhì)量百分比計，成分為R' xFe1QMx+y+z)NbyMwBz，其中20彡X彡60， 0? 1 彡 y 彡 2. 0,0? 90 彡 z 彡 1. 20,0. 1 彡 w 彡 10 ;R' 為選自 Dy 和 / 或 Tb，M 為 Cu、Al、Zr、 Ti、Cr、Mo中的一種或幾種。
[0011] 所述第二磁粉按質(zhì)量百分比計，成分為RxFe1Q。 (x+y+z)MyBz，其中20彡x彡60， 0. 1彡y彡15,0. 90彡z彡1.20;R選自除Dy、Tb以外的稀土類元素中的一種或者幾種，M 為&1、六1、2廠！1、0、]\1〇中的一種或幾種。
[0012] 所述第二磁粉占材料總重量0. 1-10%，第二磁粉占材料總重量1-15%。
[0013] 本發(fā)明的一種高性能燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料的制備方法，包括：
[0014](1)按第二磁粉占材料總重量0. 1-10 %、第二磁粉占材料總重量1-15 %、其余 為由第一磁粉制得的主相合金磁體的配比混合，進行氫爆處理，使混合粉末的平均粒徑在 100 ym以下；使用氣流磨工藝使混合磁粉的平均粒度控制在2-5 ym ;
[0015] ⑵將混合后的磁粉在磁場中在150_200Mpa的壓強下等靜壓，得到坯件；
[0016] (3)將坯件放入高真空燒結(jié)爐內(nèi)1000°C -1140°C燒結(jié)2-5小時（為防止在燒結(jié)過 程中重稀土過多的擴散到主相與晶界相中，同時為了防止晶粒異常長大，因此采用低溫燒 結(jié)方式，保溫時間適當延長，以確保燒結(jié)完全），隨后于850-950°C -級回火2-3小時，最后 于450-60(TC二級回火2-5小時，即得高性能燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料。
[0017] 所述步驟（1)中第一磁粉預先經(jīng)壓型、等靜壓、真空燒結(jié)和熱處理得到主相合金 磁體。
[0018] 俄歇電子能譜分析擬合得到燒結(jié)釹鐵硼邊界以及晶界中央到主相晶粒區(qū)的成分 變化。得出晶界中央是富Nd相，具有fee結(jié)構(gòu)，B含量低，0、Nd含量高，厚度為5-10nm，與磁 體的Nd含量有關(guān)，是變化的。晶界相兩側(cè)有反常襯度，其厚度為10-20nm，其Nd含量較高， 〇和C含量較高，構(gòu)成晶界相與主相之間的過渡區(qū)，即邊界區(qū)。邊界區(qū)的成分偏離2:14:1相 的成分，結(jié)構(gòu)也不完整，即有缺陷，也成為缺陷區(qū)，因此邊界區(qū)是低HA區(qū)，在反磁化場的作 用下，該區(qū)容易形成反磁化疇核，因此是磁鋼的Hej遠低于理論值的重要原因之一。
[0019] 本發(fā)明采用了獨立制造燒結(jié)釹鐵硼三種組織結(jié)構(gòu)，再進行復合燒結(jié)，降低邊界缺 陷，并使重稀土元素盡可能的保留在邊界區(qū)，提高Hej，同時減小重稀土元素對永磁體剩磁 的影響。
[0020] 在本發(fā)明中，借助三相合金燒結(jié)法，只需向燒結(jié)釹鐵硼磁體中加入少量的重稀土 元素就能大大改善釹鐵硼磁體的內(nèi)稟矯頑力Hej。這是因為在多相合金燒結(jié)法中，主相合金 基本不熔化，邊界區(qū)結(jié)構(gòu)中的重稀土以及晶界相的稀土元素很難擴散到主相中，因此只需 要少量的重稀土元素就可以大大改善磁體的內(nèi)稟矯頑力Hej，同時重稀土元素在邊界區(qū)也 不會過多的損害釹鐵硼磁體的剩磁Br。因此在磁體剩磁性能基本不受影響或受很小影響的 前提下，僅僅打入少量的重稀土元素，通過本發(fā)明就可以大大改善磁體的Hej。
[0021 ] 為了細化主相和邊界區(qū)結(jié)構(gòu)相的晶粒，第一第二磁粉中本發(fā)明都加入了元素Nb， 使得合金在熔煉鑄片的過程中少出現(xiàn)甚至不出現(xiàn)異常長大的晶粒。氫破和氣流磨的工藝過 程中就可以減少穿晶斷裂，增加晶界破碎，對后續(xù)燒結(jié)后的晶粒形狀和大小都有較大的影 響。
[0022] 本發(fā)明采用低溫燒結(jié)（1000°C -1140°C燒結(jié)2-5小時），為了確保燒結(jié)完全，可以適 當延長燒結(jié)時間。
[0023] 燒結(jié)后進行二級回火處理，根據(jù)具體情況可再在850-950°C -級回火2-3小時，也 可再在450-600°C二級回火2-5小時，制得燒結(jié)磁體。
[0024] 由于燒結(jié)后的冷卻過程中冷卻速度比較快，部分固溶在富Nd液相中的基體相來 不及完全析出，因而邊界結(jié)構(gòu)區(qū)為非平衡組織，該區(qū)域的成分與晶體結(jié)構(gòu)均不同于主相，這 里具有低的磁晶各向異性場HA，從而導致磁體的矯頑力較低。而且由于冷卻速度快，富Nd 相分布不均，產(chǎn)生大量顆粒團聚，主相數(shù)量的減少及富Nd相不能完全沿主相晶界析出導致 的磁去耦作用降低，使得燒結(jié)態(tài)磁體磁性能（特別是矯頑力）不佳?；鼗鸷蟠朋w矯頑力的 顯著提高，當較高溫度即940°C回火時，在晶界交隅處的富Nd相重新變?yōu)橐合啵缓笤谶吔?結(jié)構(gòu)區(qū)流動，消除了富Nd相的團聚，其分布更充分、均勻，因而可更好地隔離主相晶粒，去 除晶粒之間的磁交換耦合作用；富釹相中的Fe原子向主相擴散，而過渡層多余的Nd原子 向富釹相擴散，結(jié)果使得外延層和主相結(jié)構(gòu)趨于一致，但成分是以重稀土取代輕稀土形成 的邊界結(jié)構(gòu)為主；主相晶粒邊緣也有部分溶于富Nd液相，主相的尖銳棱角等缺陷消除，晶 界變得規(guī)整、平滑，增加了反磁化疇形核的難度，減小主相晶粒的退磁場。然后在較低的二 級回火溫度