本發(fā)明涉及免于熱處理的富鈰稀土永磁體及其生產(chǎn)方法。
背景技術：
近年來，將高豐度稀土元素大量應用到稀土永磁體生產(chǎn)制造中是永磁領域一個研究熱點。含量接近稀土礦一半的ce(鈰)元素自然受到了最廣泛的關注，富ce稀土永磁體的研究也取得了很好的進展。美國愛荷華州立大學艾姆斯實驗室的研究人員通過改變成分和銅棍轉(zhuǎn)速制備了高矯頑力的含ce的快淬納米薄帶。通過改變成分和制備方式，燒結的富鈰永磁體也取得了較好的磁性能。但是富鈰永磁體的工藝路線還是跟傳統(tǒng)的燒結釹鐵硼類似，在燒結之后，還要經(jīng)過一級回火和二級回火。這樣的過程對于富鈰永磁體來說不僅工藝周期長，能耗也很大。
從現(xiàn)有的很多應用ce稀土永磁體研究結果中我們可以發(fā)現(xiàn)，在用ce部分替換nd后制備的磁體中，可以看到比傳統(tǒng)釹鐵硼磁體更加清晰連續(xù)的晶界相。這是由于ce加入到磁體后，往往易于進入晶界相，從而使得晶界相的變得更加連續(xù)。而且通過對高ce替換量的磁體研究發(fā)現(xiàn)，這些磁體的晶界相中會形成一些傳統(tǒng)釹鐵硼不具備的化合物，如cefe2等，這些化合物在速凝鑄帶的時候就會形成，并在后續(xù)的燒結和熱處理中繼續(xù)存在，從而優(yōu)化磁體顯微結構。傳統(tǒng)的燒結釹鐵硼磁體通過幾次回火才能實現(xiàn)的光滑、連續(xù)的晶界，富鈰磁體在優(yōu)化燒結工藝后就可以實現(xiàn)?？紤]到含ce磁體的特殊性，如果可以減少熱處理的工序，就可縮短工藝流程，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)的效率。當然，對富鈰成分的優(yōu)化和設計也是十分重要的。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了免于熱處理的富鈰稀土永磁體及其生產(chǎn)方法。
免于熱處理的富鈰稀土永磁體包括晶界改性相和多個主相，以質(zhì)量百分數(shù)計所有主相占90％～99.99％，晶界改性相占0.01％～10％。
多個主相包括高ha的re-fe-b主相和一種或者多種富鈰主相；高ha的re-fe-b主相成分的質(zhì)量百分數(shù)通式為reafe100-a-b-cmbbc，一種或者多種富鈰主相的質(zhì)量百分數(shù)通式均為(re1-xcex)afe100-a-b-cmbbc，其中re為la、nd、pr、sm、eu、gd、ho、er、dy、tb中的一種或幾種，m為cu、al、co、nb、zr、ga、ta、si、ti、v、mo、mn、ag、mg、zn元素中一種或幾種；其中0.01≤x≤0.8、28≤a≤33、0.5≤b≤2、0.8≤c≤1.5。
晶界改性相成分的質(zhì)量百分數(shù)為r100-wtmw，其中r為稀土元素中的一種或多種；tm為cu、h、o、f、fe、ga、ti、al、co、nb、zr、ta、si、v、mo、mn、ag、mg、zn中的一種或多種；其中0＜w＜100。
所述的高ha的re-fe-b主相占主相總質(zhì)量的10％～90％，所有富鈰主相占主相總質(zhì)量的10％～90％；當稀土永磁體中包含兩種或者兩種以上富鈰主相時，則各富鈰主相的成分是不同的。
免于熱處理的富鈰稀土永磁體的生產(chǎn)方法的具體步驟如下：
1)按照設計的主相成分分別進行配料，在真空度高于10-2pa的真空中頻感應爐中熔煉不同主相合金，采用速凝鑄帶技術得到厚度為0.2～0.5mm的不同主相合金甩片，分別經(jīng)氫破和氣流磨制成平均粒度為3～5μm的相應合金粉末；
2)按照設計的成分對晶界改性相進行配料，然后依次通過熔煉、粗破、球磨制備平均粒度為0.01～3.0μm的晶界改性相粉末；
3)將相應的主相合金粉末按照比例均勻混合得到不同鈰取代量的混合主相粉末，再將晶界改性相粉末與不同鈰取代量的混合主相粉末在氮氣保護下混合均勻；
4)將混合好的粉末在1.5～2t的磁場下進行取向壓型，得到生坯；
5)將得到的生坯進行真空封裝，15～20mpa間冷等靜壓1～3min，放入高真空正壓燒結爐，在1000～1060℃燒結3～6h，直接制得稀土永磁體。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果：1)通過設計富鈰主相和晶界改性相的成分，使得磁體在燒結后便具有較好的顯微結構和磁性能，免去熱處理的工序，縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本；2)根據(jù)制造過程中富鈰稀土永磁體的微觀結構演化特點，合理設計富鈰主相成分中的合金元素，在燒結過程中盡可能多的形成2：14：1強磁相，保證了磁體具有較高的內(nèi)稟磁性能；3)晶界改性相的加入可以進一步優(yōu)化磁體在燒結過程中的顯微結構，常規(guī)磁體在幾步熱處理后才具有的連續(xù)清晰的晶界相中，本發(fā)明中的永磁體在燒結過后便可實現(xiàn)(見圖1)；4)在稀土永磁體中大量應用了高豐度的鈰元素，減少了釹、鐠等稀土元素的使用，又進一步實現(xiàn)了成本的控制，也促進了稀土資源的平衡利用。
附圖說明
圖1所示為免于熱處理的富鈰磁體的顯微結構圖。
具體實施方式
免于熱處理的富鈰稀土永磁體包括晶界改性相和多個主相，以質(zhì)量百分數(shù)計所有主相占90％～99.99％，晶界改性相占0.01％～10％。
多個主相包括高ha的re-fe-b主相和一種或者多種富鈰主相；高ha的re-fe-b主相成分的質(zhì)量百分數(shù)通式為reafe100-a-b-cmbbc，一種或者多種富鈰主相的質(zhì)量百分數(shù)通式均為(re1-xcex)afe100-a-b-cmbbc，其中re為la、nd、pr、sm、eu、gd、ho、er、dy、tb中的一種或幾種，m為cu、al、co、nb、zr、ga、ta、si、ti、v、mo、mn、ag、mg、zn元素中一種或幾種；其中0.01≤x≤0.8、28≤a≤33、0.5≤b≤2、0.8≤c≤1.5。
晶界改性相成分的質(zhì)量百分數(shù)為r100-wtmw，其中r為稀土元素中的一種或多種；tm為cu、h、o、f、fe、ga、ti、al、co、nb、zr、ta、si、v、mo、mn、ag、mg、zn中的一種或多種；其中0＜w＜100。
所述的高ha的re-fe-b主相占主相總質(zhì)量的10％～90％，所有富鈰主相占主相總質(zhì)量的10％～90％；當稀土永磁體中包含兩種或者兩種以上富鈰主相時，則各富鈰主相的成分是不同的。
免于熱處理的富鈰稀土永磁體的生產(chǎn)方法的具體步驟如下：
1)按照設計的主相成分分別進行配料，在真空度高于10-2pa的真空中頻感應爐中熔煉不同主相合金，采用速凝鑄帶技術得到厚度為0.2～0.5mm的不同主相合金甩片，分別經(jīng)氫破和氣流磨制成平均粒度為3～5μm的相應合金粉末；
2)按照設計的成分對晶界改性相進行配料，然后依次通過熔煉、粗破、球磨制備平均粒度為0.01～3.0μm的晶界改性相粉末；
3)將相應的主相合金粉末按照比例均勻混合得到不同鈰取代量的混合主相粉末，再將晶界改性相粉末與不同鈰取代量的混合主相粉末在氮氣保護下混合均勻；
4)將混合好的粉末在1.5～2t的磁場下進行取向壓型，得到生坯；
5)將得到的生坯進行真空封裝，15～20mpa間冷等靜壓1～3min，放入高真空正壓燒結爐，在1000～1060℃燒結3～6h，直接制得稀土永磁體。
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不僅僅局限于以下實施例：
實施例1：
1)以質(zhì)量百分數(shù)計，成分為(pr0.1nd0.4ce0.5)30.5fe67.5al0.5co0.2ga0.2zr0.1b1的主相a和(pr0.2nd0.8)30.5fe67.5al0.5co0.2ga0.2zr0.1b1的主相b分別配料，在真空度高于10-2pa的真空中頻感應爐熔煉后，采用速凝鑄帶技術得到厚度為0.31mm的相應主相甩片，然后分別經(jīng)氫破和氣流磨制成平均粒度為3.2μm的相應合金粉末；
2)以質(zhì)量百分數(shù)計，將成分為ce72cu28的晶界改性相依次通過熔煉、粗破、球磨制備，晶界改性相粉末平均粒度為1.5μm；
3)按照1:4的質(zhì)量比將a、b主相合金粉末均勻混合后，再將質(zhì)量百分數(shù)95％的混合主相粉末和5％的晶界改性相粉末與在氮氣保護下混合均勻；
4)將混合均勻后的粉末在2t的磁場下取向成型，并經(jīng)17mpa冷等靜壓制成生坯；
5)將得到的生坯放在真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1030℃，燒結時間為4h，制得稀土永磁體。
6)磁體磁性能為br＝12.9kgs，hcj＝11.8koe，(bh)max＝43.2mgoe。
對比例1：
1)以質(zhì)量百分數(shù)計，成分為(pr0.1nd0.4ce0.5)30.5fe68.5b1的主相a和(pr0.2nd0.8)30.5fe68.5b1的主相b分別配料，在真空度高于10-2pa的真空中頻感應爐熔煉后，采用速凝鑄帶技術得到厚度為0.32mm的相應主相甩片，然后分別經(jīng)氫破和氣流磨制成平均粒度為3.1μm的相應合金粉末；
2)按照1:4的質(zhì)量比將a、b主相合金粉末均勻混合后，在氮氣保護下將混合主相粉末在2t的磁場下取向成型，并經(jīng)17mpa冷等靜壓制成生坯；
3)將得到的生坯放在真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1075℃，燒結時間3h，在890℃間進行一級回火，560℃間進行二級回火，得到稀土永磁體。
4)磁體磁性能為br＝12.1kgs，hcj＝9.6koe，(bh)max＝38.6mgoe。
說明：通過對比例1和實施例1的比較可以發(fā)現(xiàn)，實施例1中免于熱處理的富鈰磁體的各項磁性能指標都要好于對比例中的經(jīng)過熱處理的磁體，進一步說明了本發(fā)明不僅減少了生產(chǎn)的工序，縮短了工藝流程，而且磁體也能獲得較好的磁性能。同時，通過對比發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明(實施例1)中晶界改性相的設計和添加，富鈰主相成分中合金元素的設計優(yōu)化都是保障磁體性能較高的原因。如圖1所示為免于熱處理的富鈰磁體的顯微結構圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，常規(guī)磁體在幾步熱處理后才具有的連續(xù)清晰的晶界相中，本發(fā)明中的永磁體在燒結過后便可實現(xiàn)。
實施例2：
1)以質(zhì)量百分數(shù)計，成分為(pr0.1nd0.4ce0.5)31.5fe66.7al0.5co0.2zr0.1b1的主相a、(pr0.15nd0.6ce0.25)31.5fe66.7al0.5co0.2zr0.1b1的主相b和(pr0.2nd0.8)31.5fe66.7al0.5co0.2zr0.1b1的主相c別配料，在真空度高于10-2pa的真空中頻感應爐熔煉后，采用速凝鑄帶技術得到厚度為0.34mm的相應主相甩片，然后分別經(jīng)氫破和氣流磨制成平均粒度為3.3μm的相應合金粉末；
2)以質(zhì)量百分數(shù)計，將成分為nd32.5fe62cu5.5的晶界改性相依次通過熔煉、粗破、球磨制備，晶界改性相粉末平均粒度為1.5μm；
3)按照1:1:2的質(zhì)量比將a、b和c主相合金粉末均勻混合后，再將質(zhì)量百分數(shù)96％的混合主相粉末和4％的晶界改性相粉末與在氮氣保護下混合均勻；
4)將混合均勻后的粉末在2t的磁場下取向成型，并經(jīng)17mpa冷等靜壓制成生坯；
5)將得到的生坯放在真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1040℃，燒結時間為3.5h，制得稀土永磁體。
6)磁體磁性能為br＝12.4kgs，hcj＝11.1koe，(bh)max＝42.1mgoe。
實施例3：
1)以質(zhì)量百分數(shù)計，成分為(pr0.08nd0.32ce0.6)30.5fe68.1co0.2ga0.2b1的主相a和(pr0.2nd0.8)30.5fe68.1co0.2ga0.2b1的主相b分別配料，在真空度高于10-2pa的真空中頻感應爐熔煉后，采用速凝鑄帶技術得到厚度為0.3mm的相應主相甩片，然后分別經(jīng)氫破和氣流磨制成平均粒度為3.3μm的相應合金粉末；
2)以質(zhì)量百分數(shù)計，將成分為nd70cu30的晶界改性相依次通過熔煉、粗破、球磨制備，晶界改性相粉末平均粒度為1.5μm；
3)按照3:2的質(zhì)量比將a、b主相合金粉末均勻混合后，再將質(zhì)量百分數(shù)95％的混合主相粉末和5％的晶界改性相粉末與在氮氣保護下混合均勻；
4)將混合均勻后的粉末在2t的磁場下取向成型，并經(jīng)17mpa冷等靜壓制成生坯；
5)將得到的生坯放在真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1035℃，燒結時間為4h，制得稀土永磁體。
6)磁體磁性能為br＝12.3kgs，hcj＝9.2koe，(bh)max＝38.2mgoe。