[發(fā)明專利]一種Y-Gd基合金及包括該基合金的釹鈰鐵硼磁體與制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111414067.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN114196864B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔熙貴;舒剛易;崔承云;張潔;梁文接;趙志航;黃欣;葛鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C30/02
• 分類號(hào): C22C30/02;C22C28/00;B22F9/04;C22C1/02;H01F41/02;H01F1/057;B22F3/14
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本發(fā)明提供了一種Y?Gd基合金及包括該基合金的釹鈰鐵硼磁體與制備方法，所述Y?Gd基合金組分的原子百分比含量為：釔(Y)5?30％，銅(Cu)5?25％，鋁(Al)5?25％，其余為釓(Gd)和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明利用新型的低成本Y?Gd基合金晶界改性技術(shù)制備釹鈰鐵硼磁體，能夠有效改善釹鈰鐵硼磁體中晶界富稀土相的分布，調(diào)控主相成分，制備出高矯頑力熱穩(wěn)定的釹鈰鐵硼磁體。本發(fā)明充分利用了積壓稀土元素，有效平衡了稀土資源利用，制得的釹鈰鐵硼磁體矯頑力高，熱穩(wěn)定性好，成本低，而且工藝簡(jiǎn)單、易操作，適于大規(guī)模批量化生產(chǎn)。因此，通過本發(fā)明可以制備高矯頑力熱穩(wěn)定的低成本釹鈰鐵硼磁體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金設(shè)計(jì)與永磁材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種Y-Gd基合金及包括該基合金的釹鈰鐵硼磁體與制備方法，本發(fā)明提供了提高釹鈰鐵硼磁體矯頑力和熱穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)

釹鐵硼永磁材料因其優(yōu)異的磁性能，滿足現(xiàn)代材料輕、薄、短、小的發(fā)展要求，已廣泛應(yīng)用于航空航天、通訊、核磁共振、風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車等重要領(lǐng)域。但是，釹鐵硼磁體的生產(chǎn)大量消耗了Nd、Pr、Tb、Dy等稀土元素，不僅導(dǎo)致材料成本一直提高，而且加劇了稀土資源的不平衡利用，造成了La、Ce、Y等低成本高豐度稀土元素的大量積壓。因此，擴(kuò)大低成本高豐度稀土元素在釹鐵硼磁體中的應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義和工程價(jià)值。

釹鈰鐵硼磁體已經(jīng)成為永磁材料發(fā)展的重要方向之一，引起了研究者的廣泛關(guān)注。然而，當(dāng)采用直接熔煉添加工藝來制備釹鈰鐵硼磁體時(shí)，Ce元素均勻分布在2:14:1主相中，由于Ce₂Fe₁₄B內(nèi)稟磁性能較低，Ce會(huì)對(duì)主相產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁稀釋作用，使磁體磁性能急劇惡化。為了緩解Ce的磁稀釋作用，逐漸發(fā)展了雙主相工藝來制備釹鈰鐵硼磁體。通過雙主相工藝制備的多主相釹鈰鐵硼磁體，具有非均勻的Ce元素分布特征，有效減小了Ce的磁稀釋作用，提高了釹鈰鐵硼磁體的磁性能。但是，當(dāng)Ce含量較高時(shí)，其磁性能仍較低；同時(shí)，由于Ce₂Fe₁₄B的居里溫度低(T_c＝424K)，釹鈰鐵硼磁體的熱穩(wěn)定性較差，這限制了釹鈰鐵硼磁體的高溫應(yīng)用。因此，迫切需要進(jìn)一步提升釹鈰鐵硼磁體磁性能和熱穩(wěn)定性。

釹鈰鐵硼磁體的磁性能受其微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分顯著影響。晶界改性能夠強(qiáng)化主相晶粒表層，改善晶界相成分和分布，是進(jìn)一步提高釹鈰鐵硼磁體磁性能的有效方法。已有研究表明，通過Pr、Nd、Dy、Tb等稀土元素及其化合物或者合金的晶界引入能夠有效提高釹鈰鐵硼磁體的磁性能，但是這并沒有改變Pr、Nd、Dy、Tb等昂貴稀缺元素過度消耗的事實(shí)。而且，Pr、Nd的引入對(duì)其熱穩(wěn)定性的改善也是有限的。因此，亟需發(fā)展能夠同時(shí)有效提高釹鈰鐵硼磁體矯頑力和熱穩(wěn)定性的新型低成本晶界改性合金和方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種Y-Gd基合金及包括該基合金的釹鈰鐵硼磁體與制備方法，提高釹鈰鐵硼磁體矯頑力和熱穩(wěn)定性。本發(fā)明利用廉價(jià)的稀土元素設(shè)計(jì)一種新型的低成本Y-Gd基合金，采用Y-Gd基合金晶界改性釹鈰鐵硼磁體，有效改善晶界富稀土相的分布，降低主相晶粒間的磁交換耦合作用，提高磁體的矯頑力，同時(shí)促使Y、Gd元素有效地?cái)U(kuò)散到主相晶粒中取代釹和鈰元素，形成具有高熱穩(wěn)定性的主相殼層結(jié)構(gòu)，提高磁體的熱穩(wěn)定性，從而制備出高矯頑力熱穩(wěn)定的釹鈰鐵硼磁體。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：提供一種新型Y-Gd基合金，采用Y-Gd基合金晶界改性技術(shù)制備釹鈰鐵硼磁體，將Y-Gd基合金引入主相晶粒界面，使其改善晶界富稀土相的物化性質(zhì)，促使富稀土相沿晶界均勻分布，降低主相晶粒間的磁交換耦合作用，同時(shí)促使Y、Gd元素有效地?cái)U(kuò)散進(jìn)入主相晶粒，形成具有高熱穩(wěn)定性的主相殼層結(jié)構(gòu)，通過上述的協(xié)同作用，同時(shí)有效提高釹鈰鐵硼磁體的矯頑力和熱穩(wěn)定性。

一種Y-Gd基合金，其組分的原子百分比含量為：釔(Y)：5-30％，銅(Cu)：5-25％，鋁(Al)：5-25％，其余為釓(Gd)和不可避免的雜質(zhì)。

上述方案中，所述Y-Gd基合金可由熔鑄工藝制備，主要步驟為：