本發(fā)明涉及稀土永磁技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
釹鐵硼稀土永磁材料，以其優(yōu)良的磁性能得到越來越多的應(yīng)用，在電子信息、汽車工業(yè)、醫(yī)療器械、能源交通等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，同時隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和成本的不斷下降，在很多新型領(lǐng)域，釹鐵硼永磁材料展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，例如家用電器、節(jié)能和控制電機、風(fēng)力發(fā)電等，特別是在低碳經(jīng)濟的大勢之下，世界各國都把環(huán)境保護(hù)、低碳、減排作為關(guān)鍵技術(shù)給予較大的關(guān)注，但是隨著應(yīng)用日益廣泛和科技不斷發(fā)展，對所使用的燒結(jié)釹鐵硼提出了更高的要求。而在這些高性能磁體中不可避免地用到稀土元素鏑和鋱。在稀土礦產(chǎn)中，鏑和鋱的豐度相對較低，尤其是鋱主要分布在我國南方離子礦中，屬于重要的戰(zhàn)略物質(zhì)。降低鋱鏑的使用量，一方面可節(jié)約寶貴的稀土資源，另一方面可降低高性能釹鐵硼磁體的成本，推進(jìn)其高端應(yīng)用，是近年來釹鐵硼行業(yè)的研究熱點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鏑和鋱的資源較少，豐度較低，釹鐵硼磁體成本高的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金，由以下質(zhì)量百分含量的組分制備而成：8-25％的Tb-Dy-Fe合金、15-30％的Nd、4-15％的Pr、0.5-3％的Dy、0.8-5％的B、0.5-8％的R、0.6-3.8％的TmGn，其余為Fe，所述R選自Co、Cu、Ni、Al中一種或一種以上元素的合金，所述TmGn選自La2O3、Al2O3、BN、Tb2O3中的一種或一種以上組合。
進(jìn)一步的，Tb-Dy-Fe合金中，Tb、Dy、Fe三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：3.5-7％的Tb，6-20％的Dy，其余為Fe。
進(jìn)一步的，所述R為CO、Cu、Al三種元素的合金，其中CO、Cu、Al三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：30-45％的CO，20-35％的Cu、15-30％的Al。
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金的制備方法，依次包含以下步驟：
(1)Tb-Dy-Fe合金的制備：在惰性氣體的保護(hù)下，將Tb-Dy-Fe合金原料加入到電弧加熱式坩堝內(nèi)，用電弧對合金材料進(jìn)行熔化，然后在冷卻過程中形成Tb-Dy-Fe合金；
(2)形成合金帶：所述合金包括15-30％的Nd、4-15％的Pr、0.5-3％的Dy、0.8-5％的B、0.5-8％的R，其余為Fe，所述R選自Co、Cu、Ni、Al中一種或一種以上元素的合金；
(3)合金的氫破碎：將步驟(1)制備得到的Tb-Dy-Fe合金和步驟(2)之額比得到的合金帶，裝入真空氫碎爐，抽真空后沖入氫氣進(jìn)行吸氫，吸氫結(jié)束后加熱并進(jìn)行抽真空脫氫，然后保溫，保溫結(jié)束后進(jìn)行冷卻，溫度低于60℃出爐；
(4)混料、磨粉：將步驟(3)得到的氫破后的合金和TmGn加入混料機中進(jìn)行混合均勻，然后采用氮氣保護(hù)氣流進(jìn)行磨制粉；
(5)將步驟(4)中得到的粉末在磁場中排列，并壓制成生坯；
(6)將步驟(5)中得到的生坯通過冷等靜壓進(jìn)一步支撐更高密度的坯體；
(7)對步驟(6)得到的高密度的坯體放進(jìn)真空燒結(jié)爐里進(jìn)行燒結(jié)，并對燒結(jié)的壓塊進(jìn)行熱處理和退火。
進(jìn)一步的，步驟(3)中吸氫溫度為60-180℃，脫氫溫度為320-910℃，脫氫后保溫時間為2-14小時。
進(jìn)一步的，步驟(7)中，所述熱處理為在所述燒結(jié)后在真空或氣體保護(hù)氣氛下進(jìn)行兩次回火處理：第一次為將真空燒結(jié)爐溫度升至840-960℃，保溫2-4.5小時，隨后沖入氬氣使燒結(jié)爐內(nèi)溫度下降到90℃以下；第二次回火為將真空爐內(nèi)的溫度升至420-500℃，保溫2-4.5小時，然后向爐內(nèi)沖入氬氣，使燒結(jié)爐內(nèi)溫度降至60℃以下。
進(jìn)一步的，氣體保護(hù)氣氛為惰性氣體或者氮氣與惰性氣體的混合氣體。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金及其制備方法，具有以下優(yōu)勢：
(1)本發(fā)明所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金及其制備方法，以鋱鏑鐵合金替代鏑鐵合金+金屬鋱作為原料，在制備高性能釹鐵硼磁體的同時，減少貴重的中重稀土的使用量，降低了生產(chǎn)成本。
(2)本發(fā)明所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金及其制備方法，在釹鐵硼燒結(jié)后進(jìn)行兩次回火處理，增強了釹鐵硼稀土永磁合金的性能，提高了矯頑力，并且矯頑力隨著溫度變化幅度小。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)一步說明。
實施案例1：
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金，由以下質(zhì)量百分含量的組分制備而成：8％的Tb-Dy-Fe合金、15％的Nd、4％的Pr、0.5％的Dy、0.8％的B、0.5％的R、0.6％的TmGn，其余為Fe，所述R為Co、Ni合金，所述TmGn選自La2O3；其中Tb-Dy-Fe合金中，Tb、Dy、Fe三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：7％的Tb，20％的Dy，其余為Fe。
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金的制備方法，依次包含以下步驟：
(1)Tb-Dy-Fe合金的制備：在惰性氣體的保護(hù)下，將Tb-Dy-Fe合金原料加入到電弧加熱式坩堝內(nèi)，用電弧對合金材料進(jìn)行熔化，然后在冷卻過程中形成Tb-Dy-Fe合金；
(2)形成合金帶：所述合金包括30％的Nd、15％的Pr、3％的Dy、5％的B、8％的R，其余為Fe，所述R為Co、Ni合金；
(3)合金的氫破碎：將步驟(1)制備得到的Tb-Dy-Fe合金和步驟(2)之額比得到的合金帶，裝入真空氫碎爐，抽真空后沖入氫氣進(jìn)行吸氫，吸氫溫度為60℃，吸氫結(jié)束后加熱并進(jìn)行抽真空脫氫，脫氫溫度為320℃，然后保溫14小時，保溫結(jié)束后進(jìn)行冷卻，溫度低于60℃出爐；
(4)混料、磨粉：將步驟(3)得到的氫破后的合金和TmGn加入混料機中進(jìn)行混合均勻，然后采用氮氣保護(hù)氣流進(jìn)行磨制粉；
(5)將步驟(4)中得到的粉末在磁場中排列，并壓制成生坯；
(6)將步驟(5)中得到的生坯通過冷等靜壓進(jìn)一步支撐更高密度的坯體；
(7)對步驟(6)得到的高密度的坯體放進(jìn)真空燒結(jié)爐里進(jìn)行燒結(jié)，并對燒結(jié)的壓塊進(jìn)行熱處理，燒結(jié)后在真空或氣體保護(hù)氣氛下進(jìn)行兩次回火處理：第一次為將真空燒結(jié)爐溫度升至840℃，保溫4.5小時，隨后沖入氬氣使燒結(jié)爐內(nèi)溫度下降到85℃；第二次回火為將真空爐內(nèi)的溫度升至420℃，保溫4.5小時，然后向爐內(nèi)沖入氬氣，使燒結(jié)爐內(nèi)溫度降至45℃。
實施例2：
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金，由以下質(zhì)量百分含量的組分制備而成：25％的Tb-Dy-Fe合金、30％的Nd、15％的Pr、3％的Dy、5％的B、8％的R、3.8％的TmGn，其余為Fe，所述R為Co、Cu合金，所述TmGn選自La2O3、Al2O3組合；其中Tb-Dy-Fe合金中，Tb、Dy、Fe三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：3.5％的Tb，6％的Dy，其余為Fe。
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金的制備方法，依次包含以下步驟：
(1)Tb-Dy-Fe合金的制備：在惰性氣體的保護(hù)下，將Tb-Dy-Fe合金原料加入到電弧加熱式坩堝內(nèi)，用電弧對合金材料進(jìn)行熔化，然后在冷卻過程中形成Tb-Dy-Fe合金；
(2)形成合金帶：所述合金包括15％的Nd、4％的Pr、0.5％的Dy、0.8％的B、0.5％的R，其余為Fe，所述R為Co、Cu合金；
(3)合金的氫破碎：將步驟(1)制備得到的Tb-Dy-Fe合金和步驟(2)之額比得到的合金帶，裝入真空氫碎爐，抽真空后沖入氫氣進(jìn)行吸氫，吸氫溫度為180℃，吸氫結(jié)束后加熱并進(jìn)行抽真空脫氫，脫氫溫度為910℃，然后保溫2小時，保溫結(jié)束后進(jìn)行冷卻，溫度于50℃出爐；
(4)混料、磨粉：將步驟(3)得到的氫破后的合金和TmGn加入混料機中進(jìn)行混合均勻，然后采用氮氣保護(hù)氣流進(jìn)行磨制粉；
(5)將步驟(4)中得到的粉末在磁場中排列，并壓制成生坯；
(6)將步驟(5)中得到的生坯通過冷等靜壓進(jìn)一步支撐更高密度的坯體；
(7)對步驟(6)得到的高密度的坯體放進(jìn)真空燒結(jié)爐里進(jìn)行燒結(jié)，并對燒結(jié)的壓塊進(jìn)行熱處理，燒結(jié)后在真空或氣體保護(hù)氣氛下進(jìn)行兩次回火處理：第一次為將真空燒結(jié)爐溫度升至960℃，保溫2小時，隨后沖入氬氣使燒結(jié)爐內(nèi)溫度下降到70℃；第二次回火為將真空爐內(nèi)的溫度升至500℃，保溫2小時，然后向爐內(nèi)沖入氬氣，使燒結(jié)爐內(nèi)溫度降至50℃。
實施例3：
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金，由以下質(zhì)量百分含量的組分制備而成：15％的Tb-Dy-Fe合金、18％的Nd、10％的Pr、1.8％的Dy、3.6％的B、4.2％的R、2.6％的TmGn，其余為Fe，所述R為CO、Cu、Al三種元素的合金，其中CO、Cu、Al三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：40％的CO，35％的Cu、25％的Al；其中Tb-Dy-Fe合金中，Tb、Dy、Fe三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：4.6％的Tb，12％的Dy，其余為Fe。
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金的制備方法，依次包含以下步驟：
(1)Tb-Dy-Fe合金的制備：在惰性氣體的保護(hù)下，將Tb-Dy-Fe合金原料加入到電弧加熱式坩堝內(nèi)，用電弧對合金材料進(jìn)行熔化，然后在冷卻過程中形成Tb-Dy-Fe合金；
(2)形成合金帶：所述合金包括18％的Nd、10％的Pr、1.8％的Dy、3.6％的B、4.2％的R、其余為Fe，所述R為CO、Cu、Al三種元素的合金，其中CO、Cu、Al三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：40％的CO，35％的Cu、25％的Al；其中Tb-Dy-Fe合金中，Tb、Dy、Fe三種元素之間的質(zhì)
(3)合金的氫破碎：將步驟(1)制備得到的Tb-Dy-Fe合金和步驟(2)之額比得到的合金帶，裝入真空氫碎爐，抽真空后沖入氫氣進(jìn)行吸氫，吸氫溫度為120℃，吸氫結(jié)束后加熱并進(jìn)行抽真空脫氫，脫氫溫度為560℃，然后保溫8小時，保溫結(jié)束后進(jìn)行冷卻，溫度于35℃出爐；
(4)混料、磨粉：將步驟(3)得到的氫破后的合金和TmGn加入混料機中進(jìn)行混合均勻，然后采用氮氣保護(hù)氣流進(jìn)行磨制粉；
(5)將步驟(4)中得到的粉末在磁場中排列，并壓制成生坯；
(6)將步驟(5)中得到的生坯通過冷等靜壓進(jìn)一步支撐更高密度的坯體；
(7)對步驟(6)得到的高密度的坯體放進(jìn)真空燒結(jié)爐里進(jìn)行燒結(jié)，并對燒結(jié)的壓塊進(jìn)行熱處理，燒結(jié)后在真空或氣體保護(hù)氣氛下進(jìn)行兩次回火處理：第一次為將真空燒結(jié)爐溫度升至820℃，保溫3小時，隨后沖入氬氣使燒結(jié)爐內(nèi)溫度下降到80℃；第二次回火為將真空爐內(nèi)的溫度升至460℃，保溫3.5小時，然后向爐內(nèi)沖入氬氣，使燒結(jié)爐內(nèi)溫度降至40℃。
實施例4：
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金，由以下質(zhì)量百分含量的組分制備而成：20％的Tb-Dy-Fe合金、25％的Nd、12％的Pr、2.3％的Dy、4.2％的B、6.3％的R、3.2％的TmGn，其余為Fe，所述R為CO、Cu、Al三種元素的合金，其中CO、Cu、Al三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：40％的CO，32％的Cu、28％的Al；其中Tb-Dy-Fe合金中，Tb、Dy、Fe三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：4.9％的Tb，16％的Dy，其余為Fe。
一種高性能釹鐵硼稀土永磁合金的制備方法，依次包含以下步驟：
(1)Tb-Dy-Fe合金的制備：在惰性氣體的保護(hù)下，將Tb-Dy-Fe合金原料加入到電弧加熱式坩堝內(nèi)，用電弧對合金材料進(jìn)行熔化，然后在冷卻過程中形成Tb-Dy-Fe合金；
(2)形成合金帶：所述合金包括25％的Nd、12％的Pr、2.3％的Dy、4.2％的B、6.3％的R、其余為Fe，所述R為CO、Cu、Al三種元素的合金，其中CO、Cu、Al三種元素之間的質(zhì)量百分含量為：40％的CO，32％的Cu、28％的Al；其中Tb-Dy-Fe合金中，Tb、Dy、Fe三種元素之間的質(zhì)
(3)合金的氫破碎：將步驟(1)制備得到的Tb-Dy-Fe合金和步驟(2)之額比得到的合金帶，裝入真空氫碎爐，抽真空后沖入氫氣進(jìn)行吸氫，吸氫溫度為135℃，吸氫結(jié)束后加熱并進(jìn)行抽真空脫氫，脫氫溫度為680℃，然后保溫6小時，保溫結(jié)束后進(jìn)行冷卻，溫度于40℃出爐；
(4)混料、磨粉：將步驟(3)得到的氫破后的合金和TmGn加入混料機中進(jìn)行混合均勻，然后采用氮氣保護(hù)氣流進(jìn)行磨制粉；
(5)將步驟(4)中得到的粉末在磁場中排列，并壓制成生坯；
(6)將步驟(5)中得到的生坯通過冷等靜壓進(jìn)一步支撐更高密度的坯體；
(7)對步驟(6)得到的高密度的坯體放進(jìn)真空燒結(jié)爐里進(jìn)行燒結(jié)，并對燒結(jié)的壓塊進(jìn)行熱處理，燒結(jié)后在真空或氣體保護(hù)氣氛下進(jìn)行兩次回火處理：第一次為將真空燒結(jié)爐溫度升至780℃，保溫3.5小時，隨后沖入氬氣使燒結(jié)爐內(nèi)溫度下降到70℃；第二次回火為將真空爐內(nèi)的溫度升至690℃，保溫4小時，然后向爐內(nèi)沖入氬氣，使燒結(jié)爐內(nèi)溫度降至45℃。