本發明專利技術提供一種以工業純混合稀土為原料制備的稀土鐵硼材料及其制備方法和應用，所述原料包括Pr-Nd混合稀土和La-Ce混合稀土，該材料具有Nd2Fe14B型結構，化學式為：[(La-Ce)x(Pr-Nd)1-x]y(Fe,TM)1-y-zBz，其中，x＝1～99at.％，y＝12～17at.％，z＝5～8.5at.％。本發明專利技術母合金原料配方同時采用工業純La-Ce和Pr-Nd兩種混合稀土，但不影響2:14:1永磁主相的生成，以及磁性單相行為的出現，保持了稀土鐵硼永磁材料的優良磁性能，減小了對高純單質稀土原料的依賴性，降低了材料的制備成本，對于開發低成本的稀土永磁材料并拓展其應用具有重要的實際意義。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于稀土永磁材料
，特別涉及一種利用鑭鈰(La-Ce)與鐠釹(Pr-Nd)混合稀土的組合取代單一的釹稀土制備的低成本稀土-鐵-硼永磁熔體快淬薄帶及制備方法和應用。
技術介紹
Nd-Fe-B永磁材料不僅具有很高的磁性能，而且不含資源緊缺的戰略物資鈷，因而其應用前景非常廣闊。但人們希望降低其價格，所以開發廉價磁體非常必要，可以通過降低原材料的成本，達到降低磁體成本的目的。在現有技術中，為降低Nd-Fe-B合金成本，以部分Ce取代Nd制成Ce-Nd-Fe-B實用永磁體(Ce-Nd-Fe-B燒結永磁合金，吳靈葳等，《儀表材料》，1986.17(6))，加入微量Al可改善矯頑力，含有5wt.％金屬Ce的合金，最佳磁性能為Br＝1.33T(13.3kGs)，Hci＝640kA/m(8kOe)，(BH)max＝331.8kJ/m3(41.7MGOe)。還有文獻(添加混合稀土的廉價Nd-Fe-B的研究，常秀敏，《稀有金屬》，第26卷第4期，2002.7)報道以混合稀土取代Nd-Fe-B合金中的釹的廉價鐵基稀土永磁，隨著混合稀土的增加，磁性能有所下降，但在合金中添加少量的Al、Co、Nb，可使磁體的磁感矯頑力BHC上升，剩余磁感應強度Br，磁能積(BH)m稍有下降。還有文獻(富Nd混合稀土MR-Fe-B永磁合金的性能，連法增等，《東北工學院學報》，1988年第1期)報道利用傳統的酒精盤磨和粉末冶金技術研究富Nd混合稀土成分作原料配成稀土永磁合金。其永磁合金性能達到：剩磁Br＝1.15～l.28T(11.5～l2.8kGs)、矯頑力Hci＝573～796kA/m(7.2～10.0kOe)，、磁能積(BH)max＝247～270kJ/m3(31～34MGOe)。，成本比Nd-Fe-B磁體低1/2左右，其溫度穩定性優于Nd-Fe-B磁體。還有文獻(利用混合稀土制備稀土永磁體的工藝研究，管立斌等，《中國材料進展》，第28卷第3期，2009年3月)報道使用組成為La28.5Ce49.4Pr6Nb16Dy0.05Sm0.01Gd0.03(質量分數)的混合稀土替代部分鐠釹合金為原料，按(Nb-Pr)18.2(MM)13.6Fe66.22B1.08Cu0.2Al0.7進行配料，以甩帶熔煉方式形成薄帶狀合金，合金經氫破碎后，用氣流磨制成粉末，最后經壓制燒結得到稀土永磁體。美國專利US2012/0285583A1和US2013/0160896A1利用熔體快淬(真空甩帶)技術系統研究了Ce基鐵硼材料的磁性能，并研究了Co元素對其磁性能的影響。
技術實現思路
本專利技術的專利技術人認為La、Ce、Pr、Nd這些稀土元素都能形成Nd2Fe14B型的稀土-鐵-硼晶體結構，所以采用La-Ce混合稀土與Pr-Nd混合稀土的組合取代單一的釹稀土，有希望制備一種低成本的混合稀土永磁體。然而，La、Ce、Pr、Nd這些稀土元素單獨形成的Nd2Fe14B型稀土-鐵-硼晶體結構很容易產生相分離，導致產生很低的磁性能。專利技術人經過大量研究發現，在用高La、Ce、Pr元素含量的混合稀土制造釹鐵硼的過程中，采用高的冷卻速度、嚴格的惰性氣體氛圍作為合金防氧化手段，避免La、Ce、Pr、Nd稀土元素的氧化，添加適量的微量元素防止La、Ce、Pr元素的偏聚和α-Fe的析出，以使得各個Nd2Fe14B型的稀土-鐵-硼永磁相得到同步析出，能制造出磁性能滿足實際使用要求的、廉價的混合稀土永磁材料。如此，便從使用原料和磁體生產工藝上著手，達到降低磁體成本的目的，尤其適用于有些并不需要很高磁能積的磁體應用場合。因此，本專利技術提供了一種以工業純混合稀土為原料制備的稀土鐵硼材料，其特征在于，所述原料包括Pr-Nd混合稀土和La-Ce混合稀土，所述稀土鐵硼材料具有Nd2Fe14B型結構，其化學式為：[(La-Ce)x(Pr-Nd)1-x]y(Fe,TM)1-y-zBz，其中，x＝1～99at.％，y＝12～17at.％，z＝5～8.5at.％，TM選自Co、Al、Cu、Nb、Mo、Ga和Cr中的一種或多種。根據本專利技術提供的稀土鐵硼材料，其中，所述La-Ce混合稀土中含有30～40at.％的La和60～70at.％的Ce；所述Pr-Nd混合稀土中含有20～30at.％的Pr和70～80at.％的Nd。例如，表1和表2分別列出了可以用于本專利技術的包頭市西普稀土有限責任公司或包頭市宏發稀土有限責任公司生產的La-Ce混合稀土和Pr-Nd混合稀土的組成(其中的數值均為原子百分含量，TRE表示稀土元素在產品中的總原子百分含量)。表1表1中，TREM是產品中稀土元素La、Ce、Nd和Pr的總原子百分含量；La/TRE、Ce/TRE、Nd/TRE和Pr/TRE分別是指稀土元素La、Ce、Nd和Pr的總原子百分含量中La、Ce、Nd和Pr的占有比例。表2表2中，TREM是產品中稀土元素Nd和Pr的總原子百分含量；Nd/TRE和Pr/TRE分別是指稀土元素Nd和Pr的總原子百分含量中Nd和Pr的占有比例。根據本專利技術提供的稀土鐵硼材料，優選地，TM選自Co、Al、Cu、Nb、Mo、Ga和Cr中的一種或多種。根據本專利技術提供的稀土鐵硼材料，其中，TM為Fe的替代元素，TM對Fe的替代量可以為以下的一種或多種：Co0～10.0at.％，Al0～8.0at.％，Cu0～2.0at.％，Nb0～4.0at.％，Mo0～1.0at.％，Ga0～3.0at.％，Cr0～2.0％。根據本專利技術提供的稀土鐵硼材料，其中，該稀土鐵硼材料的內稟矯頑力可達8～18kOe，剩余磁化強度可達5.5～9.0kGs，最大磁能積(BH)max可達5～14MGOe，甚至更高。本專利技術還提供了上述稀土鐵硼材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：(1)按化學式[(La-Ce)x(Pr-Nd)1-x]y(Fe,TM)1-y-zBz配制原料，將配制好原料裝進電弧爐，抽真空至1×10-4～5×10-4Pa，輸入直流電流(50～400A)，使其完全熔化，使合金液溫度上升至1300～1600℃，混合均勻后自然冷卻至室溫；如此反復熔煉4次以上，獲得初始鑄錠；(2)將初始鑄錠取出，機械打磨除去層氧化物后，機械破碎成均勻小塊(使其尺寸不小于5mm，且不大于石英管內徑尺寸)，放入石英管中；(3)將裝有初始鑄錠小塊的石英管安裝在熔體快淬設備上，控制熔體快淬設備的水冷銅輥的表面初始溫度本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種以工業純混合稀土為原料制備的稀土鐵硼材料，其特征在于，所述原料包括Pr?Nd混合稀土和La?Ce混合稀土，所述稀土鐵硼材料具有Nd2Fe14B型結構，其化學式為：[(La?Ce)x(Pr?Nd)1?x]y(Fe,TM)1?y?zBz，其中，x＝1～99at.％，y＝12～17at.％，z＝5～8.5at.％，TM選自Co、Al、Cu、Nb、Ga、Cr中的一種或多種，其中，該稀土鐵硼材料的內稟矯頑力為8～18kOe，剩余磁化強度為5.5～9kOe，最大磁能積為5～14MGOe。
【技術特征摘要】
1.一種以工業純混合稀土為原料制備的稀土鐵硼材料，其特征在于，
所述原料包括Pr-Nd混合稀土和La-Ce混合稀土，所述稀土鐵硼材料具有
Nd2Fe14B型結構，其化學式為：[(La-Ce)x(Pr-Nd)1-x]y(Fe,TM)1-y-zBz，其中，
x＝1～99at.％，y＝12～17at.％，z＝5～8.5at.％，TM選自Co、Al、Cu、Nb、
Ga、Cr中的一種或多種，其中，該稀土鐵硼材料的內稟矯頑力為8～18kOe，
剩余磁化強度為5.5～9kOe，最大磁能積為5～14MGOe。
2.根據權利要求1所述的稀土鐵硼材料，其中，所述La-Ce混合稀土
中含有30～40at.％的La和60～70at.％的Ce；所述Pr-Nd混合稀土中含有
20～30at.％的Pr和70～80at.％的Nd。
3.根據權利要求1所述的稀土鐵硼材料，其中，TM選自Co、Al、
Cu、Nb、Mo、Ga和Cr中的一種或多種。
4.根據權利要求3所述的稀土鐵硼材料，其中，TM對Fe的替代量
為以下的一種或多種：Co0～10.0at.％，Al0～8.0at.％，Cu0～2.0at.％，Nb
0～4.0at.％，Mo0～1.0at.％，Ga0～3.0at.％，Cr0～2.0％。
5.權利要求1至4中任一項所述的稀土鐵硼材料的制備方法，該方法
包括如下步驟：
(1)按化學式[(La-Ce)x(Pr-Nd)1-x]y(Fe,TM)1-y-zBz配制原料，將配制好
原料裝進電弧爐，抽真空至1×10-4～5×10-4Pa，輸入直流電流(50A-400A)
使其完全熔化，使合金液溫度上升至1300～1600℃，混合均勻后自然冷卻
至室溫；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉榮明，章明，沈保根，胡鳳霞，孫繼榮，
申請(專利權)人：中國科學院物理研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11
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