本發明專利技術公開一種基于稀土氫化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁體及其制備方法。本發明專利技術使用多合金工藝，其中主合金的成分設計富La/Ce/Y，能顯著降低稀土永磁體的原材料成本；輔合金為稀土氫化物，在燒結和熱處理的過程中形成包圍主相邊界的硬磁殼層，提高稀土永磁體的綜合磁性能。本發明專利技術提供了一種高效利用高豐度稀土La/Ce/Y的途徑，大幅降低磁體成本的同時保障其綜合磁性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及稀土永磁材料領域，具體來說，涉及了一種基于稀土氫化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁體及其制備方法。
技術介紹
第三代稀土永磁材料釹鐵硼具有其他永磁體無法比擬的高的磁能積，因而被譽為“永磁之王”，是現代社會軍民各領域不可或缺的戰略性功能材料。1996～2008年間全球燒結釹鐵硼的產量從6000噸增至63000噸，保持了近10％的年平均增長率(Yang Luo.Proc.20th Int.Workshop on Rare Earth Permanent Magnets and Their Applications.2008，27)。以2010年為例，釹鐵硼在世界永磁體的市場占有率達到62％(該統計數據由US Magnetic Materials Association提供)。伴隨著釹鐵硼對Nd/Pr等稀土原材料的需求量持續增長，而其供應日趨緊張，稀土價格持續波動，全球稀土產業開始面臨嚴峻的成本控制難題。因而，使用高豐度稀土元素La/Ce/Y部分取代當前供應緊張的Nd/Pr，制備商用RE-Fe-B永磁材料，成為了一項迫在眉睫的重要任務。La/Ce/Y的2:14:1相的內稟磁性能遠弱于Nd2Fe14B四方相，因而La/Ce/Y的取代往往伴隨強烈的磁稀釋效應，造成磁性能的大幅衰退。尤其是富La/Ce/Y永磁體的矯頑力，往往無法達到商用磁體的性能要求，因此，如何提高矯頑力成為了富La/Ce/Y永磁體產業化的主要瓶頸。目前，國內外普遍通過重稀土添加提高磁體內稟磁晶各向異性場HA的方式，來提高燒結釹鐵硼磁體的矯頑力。重稀土的添加主要包括以下兩種途徑：一是熔煉添加，即在熔煉過程中直接添加Dy或Tb金屬，但是會引起磁稀釋效應，導致剩磁大幅降低；二是晶界擴散，即通過濺射、氣相沉積、表面涂覆等方法在磁體表面包覆重稀土化合物，在燒結或熱處理過程中使重稀土元素擴散到晶粒表面，形成磁硬殼層，重稀土元素不會過多進入主相晶粒內引起磁稀釋，但是這種方法因擴散深度的限制僅適用于小塊磁體，不適用于大批量生產。因此尋找一種能提高磁體矯頑力同時保持高剩磁和磁能積，并且控制生產成本，不大量消耗稀缺重稀土Dy、Tb，是當前高性能富La/Ce/Y稀土永磁體開發的重要目標。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種基于稀土氫化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁體及其制備方法。本專利技術使用多合金工藝，其中主合金的成分設計富La/Ce/Y，能顯著降低稀土永磁體的原材料成本；輔合金為稀土氫化物，有效提升提高Pr、Nd、Ho、Gd、Tb、Dy(較La/Ce/Y的四方相化合物具有更高的HA)稀土元素的使用效率，在燒結和熱處理的過程中形成包圍主相邊界的硬磁殼層，能大幅提高磁體的矯頑力同時保持其剩磁，因而提高富La/Ce/Y稀土永磁體的綜合磁性能。本專利技術提供了一種高效利用高豐度稀土La/Ce/Y的途徑，大幅降低磁體成本的同時保障其綜合磁性能。本專利技術提供了一種基于稀土氫化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁體的制備方法，其具體步驟如下：1)采用SC(strip casting:速凝鱗片鑄錠)、HD(hydrogen decrepitation:氫爆)、JM(jet milling:氣流磨)工藝制備主合金粉末；2)RE”100-y-zM'y合金真空中頻感應熔煉后吸氫制備得到RE”100-y-zM'yHz稀土氫化物，破碎后制備得到輔合金粉末；3)主合金粉末和輔合金粉末混合均勻后進行磁場取向壓型得到生坯，其中，輔合金粉末占總粉末質量的0.1～10％；4)將得到的生坯進行真空封裝后冷等靜壓處理；5)將步驟4)得到的生坯放入高真空正壓燒結爐，燒結制成磁體；6)800～980℃間進行一級回火，420～620℃間進行二級回火得到高性能富La/Ce/Y稀土永磁體。優選的，所述步驟2)破碎后使用機械球磨或者氣流磨來制備得到輔合金粉末。優選的，所述步驟5)的燒結溫度為1000～1100℃，燒結時間為2～5h。優選的，所述步驟4)冷等靜壓使用的壓力為150～200MPa，冷等靜壓處理時間為1～3min。高性能富La/Ce/Y稀土永磁體包括主合金和輔合金，所述的主合金以原子百分數計，其成分為[(NdaRE1-a)1-xRE'x]hFe100-h-i-jMiBj，Nd為釹元素，RE為除去Nd、La、Ce、Y以外的其他鑭系元素或者Sc中的一種或者幾種，RE'為La、Ce、Y元素中的一種或者幾種，Fe為鐵元素，M為Al、C、Co、Cr、Cu、F、Ga、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、S、Si、Ta、Ti、V、Zr元素中的一種或幾種，B為硼元素；a、x、h、i和j分別滿足以下關系：0.2≤a≤1、0<x≤0.8、12≤h≤20、0≤i≤2、5.5≤j≤6.5；所述的輔合金以原子百分數計，其成分為RE”100-y-zM'yHz，RE”為Pr、Nd、Ho、Gd、Tb、Dy中的一種或幾種，M'為Al、B、Bi、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、Mg、Mn、Mo、Nb、Ni、Pb、Si、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn、Zr等元素中的一種或幾種，H為氫元素；y和z分別滿足以下關系：0≤y<100，0<z≤75，0<y+z<100。優選的，所述的輔合金占永磁體質量的0.1～10％。本專利技術與現有技術相比具有的有益效果：1)主合金利用高豐度稀土La/Ce/Y部分取代Nd，降低成本的同時促進稀土元素的產銷平衡；輔合金的成分設計選用Pr、Nd、Ho、Gd、Tb、Dy中的一種或幾種來形成包圍主相邊界的硬磁殼層，僅包含少量或者不使用高價格重稀土元素Tb、Dy，進一步降低了生產成本，同時有助于保護珍貴的重稀土資源；因此，本專利技術提供的磁體能有效實現成本控制。2)輔合金為各類稀土氫化物，易于制備，在燒結和熱處理的過程中分解成高活性的稀土合金，更容易形成均勻完整的硬磁殼層，同時配合優化的燒結和熱處理工藝，能有效保障富La/Ce/Y稀土永磁體的綜合磁性能。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做進一步說明，但本專利技術并不僅僅局限于以下實施例：實施例1：1)SC(strip casting:速凝鱗片鑄錠)、HD(hydrogen decrepitation:氫爆)、JM(jet milling:氣流磨)工藝的配合來制備主合金粉末，所述的主合金以原子百分數計，其成分為(Nd0.9Ce0.2)12Fe82B6；2)Nd0.5Dy0.5真空中頻感應熔煉后吸氫制備得到Nd0.5Dy0.5H3稀土氫化物，粗破碎后配合使用機械球磨來制備輔合金粉末；3)主合金粉末和輔合金粉末混合均勻后進行磁場取向壓型，其中，稀土氫化物輔合金粉末占總粉末質量的1％；4)將得到的生坯進行真空封裝后150MPa冷等靜壓1min；5)將生坯放入高真空正壓燒結爐，在1050℃燒結3h制成磁體；6)890℃進行一級回火，500℃進行二級回火。7)將制備好的磁體放入VSM中測量其磁性能，結果如下:Br＝1.38T,Hcj＝1376kA/m,(BH)max＝344kJ/m3。實施例2：1)SC(strip casti本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于稀土氫化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁體，其特征在于包括主合金和輔合金，主合金以原子百分數計，其成分為[(NdaRE1?a)1?xRE'x]hFe100?h?i?jMiBj，Nd為釹元素，RE為除去Nd、La、Ce、Y以外的其他鑭系元素或者Sc中的一種或者幾種，RE'為La、Ce、Y元素中的一種或者幾種，Fe為鐵元素，M為Al、C、Co、Cr、Cu、F、Ga、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、S、Si、Ta、Ti、V、Zr元素中的一種或幾種，B為硼元素；a、x、h、i和j分別滿足以下關系：0.2≤a≤1、0<x≤0.8、12≤h≤20、0≤i≤2、5.5≤j≤6.5；輔合金以原子百分數計，其成分為RE”100?y?zM'yHz，RE”為Pr、Nd、Ho、Gd、Tb、Dy中的一種或幾種，M'為Al、B、Bi、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、Mg、Mn、Mo、Nb、Ni、Pb、Si、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn、Zr等元素中的一種或幾種，H為氫元素；y和z分別滿足以下關系：0≤y<100，0<z≤75，0<y+z<100。
【技術特征摘要】
1.一種基于稀土氫化物添加的高性能富La/Ce/Y稀土永磁體，其特征在于包括主合金和輔合金，主合金以原子百分數計，其成分為[(NdaRE1-a)1-xRE'x]hFe100-h-i-jMiBj，Nd為釹元素，RE為除去Nd、La、Ce、Y以外的其他鑭系元素或者Sc中的一種或者幾種，RE'為La、Ce、Y元素中的一種或者幾種，Fe為鐵元素，M為Al、C、Co、Cr、Cu、F、Ga、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、S、Si、Ta、Ti、V、Zr元素中的一種或幾種，B為硼元素；a、x、h、i和j分別滿足以下關系：0.2≤a≤1、0<x≤0.8、12≤h≤20、0≤i≤2、5.5≤j≤6.5；輔合金以原子百分數計，其成分為RE”100-y-zM'yHz，RE”為Pr、Nd、Ho、Gd、Tb、Dy中的一種或幾種，M'為Al、B、Bi、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、Mg、Mn、Mo、Nb、Ni、Pb、Si、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn、Zr等元素中的一種或幾種，H為氫元素；y和z分別滿足以下關系：0≤y<100，0<z≤75，0<y+z<100。2.根據權利要求1所述的基于稀土氫化物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴密，金佳瑩，張玉晶，彭白星，劉永勝，馬天宇，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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