专利名称：用于医疗成像系统的永磁体合金及其制造方法
技术领域：
本发明一般涉及磁体组合物，并且尤其是过渡金属-稀土-硼磁体组合物。
背景技术：
一些磁共振成像(MRI)系统利用了高纯永磁体、比如Nd-Fe-B永磁体，所述永磁体在应用于MRI时可显示出充足的顽磁(remanence)、矫顽力和磁能积。如A.S.Kim等在IEEE Transactions ofMagnetics，26(5)(1990)1936中所述，为了改进耐腐蚀性，0.6重量％或更多的氧、比如0.6-1.2重量％的氧可被加入磁体中。尽管该大量的氧改进了磁体的耐腐蚀性，但是不利地影响了Nd和Fe的比率，由此降低了所需要的磁性能。相反地，正如美国专利US4588439所述，与氧含量是0.6重量％或更大的合金相比，氧含量小于0.6重量％的稀土-铁-硼(RE-M-B)永磁体合金具有明显较低的耐腐蚀性。
发明内容
本发明的一个优选实施方案提供了一种适合作为永磁铁的物质组合物，它包括稀土-过渡金属-硼合金，其中合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有小于0.6重量％的氧。
本发明的另一个优选实施方案提供了一种磁共振成像(MRI)系统，该系统所包括的磁轭具有第一部分、第二部分以及使第一部分和第二部分相连接的至少一个第三部分，以使得在第一和第二磁轭部分之间形成成像空间。第一磁体组件附着于第一磁轭部分，并且第二磁体组件附着于第二磁轭部分。第一磁体组件包括含有稀土-过渡金属-硼合金的第一永磁体，其中合金中稀土含量的至少30重量％由Pr组成，合金中过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且合金含有小于0.6重量％的氧。第一永磁体具有第一表面和与成像空间相对的阶梯状第二表面。至少一个第一软磁材料层被设置在第一磁轭部分和第一永磁体的第一表面之间。
本发明的另一个优选实施方案提供了一种MRI设备的制造方法，它包括提供一个磁轭，所述磁轭具有第一部分、第二部分以及使第一部分和第二部分相连接的至少一个第三部分，以使得在第一和第二磁轭部分之间形成成像空间，该第三部分使第一前体附着于第一磁轭部分，并且使第二前体附着于第二磁轭部分。该方法还进一步包括在附着第一前体步骤之后，使第一前体磁化以形成第一永磁体，并且在附着第二前体步骤之后，使第二前体磁化以形成第二永磁体。第一和第二前体包括稀土-过渡金属-硼合金，其中合金中稀土含量的至少30重量％由Pr组成，合金中过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且合金含有小于0.6重量％的氧。
本发明的另一个优选实施方案提供了一种制造永磁体的方法，它包括提供稀土-过渡金属-硼合金前体粉末，在施加磁场的同时将前体粉末压实成生坯，压制并且烧结该生坯，以形成烧结的金属间化合物块体，并且使该烧结的金属间化合物块体磁化以形成含有稀土-过渡金属-硼合金的永磁体块。合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，合金的过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且合金含有小于0.6重量％的氧。
本发明的另一个优选实施方案提供了一种制造发动机或发电机装置的方法，它包括提供发动机或发电机装置，使含有至少一个未磁化合金块的第一前体附着于该装置，并且在附着所述第一前体的步骤之后，使该至少一个未磁化的合金块磁化以形成第一永磁体。
图1-3是根据本发明第二实施方案制造前体的方法的侧剖视图。
图4是根据本发明第一实施方案的示范性永磁体的透视图。
图5是一种装置的截面侧视图，该装置可用来使根据本发明第二实施方案的安装在MRI系统中的永磁体磁化。
图6是图5装置的透视图。
图7是含有“C”型磁轭的MRI系统的透视图。
图8是所含的磁轭具有许多连接母线(connecting bar)的MRI系统的侧剖视图。
图9是含有管式磁轭的MRI系统的侧剖视图。
具体实施例方式
本发明人发现，当稀土-过渡金属-硼永磁体合金具有丰富的镨(Pr)含量和低于0.6重量％的低氧含量时，这些合金具有高的耐腐蚀性。这些富Pr永磁体合金在应用于MRI系统和其他用途时显示出可接受的顽磁、矫顽力和磁能积，与此同时，在环境条件下可在长时间内保持高的耐腐蚀/抗氧化性能，由此增加了它们的有用放置时间。例如，在大气环境下和未被涂覆的条件下，在至少四年内该富Pr的低氧含量永磁体合金能够保持基本上不受腐蚀。富Pr永磁体合金为这样一种合金，合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成。优选合金的稀土含量的至少50重量％由Pr组成。
本发明的一个优选方面中，一种适合作为永磁铁的物质组合物包括稀土-过渡金属-硼合金，其中该合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧。优选的是，合金含有大于0但是小于0.6重量％的氧。更优选的是，合金含有约0.1-约0.2重量％的氧。以氧的原子百分数计，合金优选含有约0.04-约0.08原子％的氧。上述适合作为永磁铁的物质组合物可包括磁化的永磁体、或被磁化时适合作为永磁体的未磁化的前体组合物，这将在下面详细描述。
稀土-过渡金属-硼合金优选包括以原子百分数计为RE13-19B4-20M61-83的合金以及余量为杂质和氧，其中RE是一种或多种稀土元素，并且M是一种或多种过渡金属。换言之，富镨Re-M-B合金优选包括约13-约19原子％的一种或多种稀土元素(优选约13-约17原子％)，其中稀土成分是大于50原子％的镨、有效量的选自铈、镧、钇及其混合物的轻稀土元素、以及余量为钕；约4-约20原子％的硼；以及约61-约83原子％的过渡金属，其中至少50原子％是铁；小于0.6重量％的氧；并且任选地含有不可避免的杂质和/或其它的合金化元素。例如，该合金可含有13.45原子％的RE，74.4原子％的Fe和5.6原子％的B，小于0.6重量％的氧和3重量％或更少的其它合金化元素以及不可避免的杂质。
但是，也可使用其它的组成范围。例如，稀土可占合金的19原子％以上、比如合金的20-26原子％。
优选的是，稀土成分中镨的百分数是至少70原子％，并且可高达100原子％，这取决于稀土成分总量中存在的轻稀土元素的有效量。更优选的是，稀土成分包括约50-约90原子％的Pr，约9.5-约45原子％的Nd和约0.5-约5原子％的Ce。如果需要，也可以不加入轻稀土元素(即，零原子％或以不可避免的杂质成分存在)，或者可存在达到10原子％，并且Nd成分占稀土成分总量可在约10原子％-约50原子％之间变化。
优选的是，铁占合金的过渡金属总量的约75原子％-约100原子％。更优选的是，过渡金属包括约80原子％-约99原子％的铁和约0.5原子％-约20原子％的Co，比如包括约85原子％-约95原子％的铁和约5原子％-约15原子％的Co。
优选的是，合金、比如各向同性合金包括至少80重量％的具有四方晶格结构的RE2Fe14B的磁性相，更优选包括90重量％-100重量％的磁性相。该合金可任选地包括除RE2Fe14B相之外的其它磁性相和非磁性相。
不应认为永磁体合金受以上所例举的成分的限制。除了铁和钴之外，过渡金属可包括其它任选的元素，比如但不限于钛、镍、铋、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铝、锗、锡、锆、铪及其混合物。优选的是，这些其它的金属元素量占合金中过渡金属成分总量的低于10原子％，更优选低于5原子％。
如果需要，合金中也可任选地存在重稀土元素。重稀土元素包括选自镝、钆、钐、镱、铽、钬及其混合物的元素。优选的是，稀土成分总量中重稀土元素的量小于1原子％，比如是约0.2-0.9原子％。如果需要，合金中也可存在其它合金化元素和不可避免的杂质。例如，合金中可任选地存在碳和/或氮。优选的是，合金中碳和/或氮的量小于合金的0.1重量％，比如小于0.05重量％。
可利用任何合适的方法使上述RE-M-B合金成型为合金块。在本发明的一个优选实施方案中，在使合金块附着于成像系统比如MRI系统的磁轭部分之前，使之被磁化。例如，在该优选实施方案中，在基本上为惰性的气氛的中比如氩气氛中，通过电弧熔化或感应加热熔融使适宜量的铁、硼和稀土金属熔化在一起，并且使熔体凝固，由此制备了前体合金。可利用来源于环境中的氧或利用含氧的原料将适量的氧掺入前体合金中。优选将熔体铸成锭。
如果各向同性材料(合金)以锭的形式存在，则可通过任何适宜的方法比如粉碎或破碎将其转化成颗粒形式，以形成颗粒或粉末前体材料，比如通过研钵和捣杵研磨并且接着利用喷射研磨进行粉碎，以形成更细的颗粒。也可通过球磨或Alpine喷射研磨来制造该粉末。
接着，在将前体粉末压制成生坯时施加磁场。可使用至少7kOe，优选约10-约30kOe的磁场。在施加磁场的过程中，颗粒晶粒自身磁性地排列，以使得主磁性相是RE2Fe14B，并且晶粒沿它们的易磁化轴(easy axis)磁性地排列。
可利用任何合适的方法、比如静液压制成型或利用钢模的方法来压实或压制所得到的生坯。接着将生坯烧结以制造所需密度的烧结的金属间化合物块体。优选的是，将生坯烧结以制造孔隙基本上不互连的烧结的金属间化合物块体。可使用任何合适的烧结温度。烧结温度主要取决于所选择的合金组成和颗粒尺寸。例如，烧结温度的范围可以是约950-约1200□，并且烧结时间可以在一至五小时之间。烧结的金属间化合物块体的密度可以变化，但是优选是80-100％、比如87％或更大。如果需要，可任选地在低于其烧结温度400°以内的温度下，优选在低于其烧结温度300°-100□的温度下，将烧结的金属间化合物块体进行热时效(heat-age)处理。所得到的金属间化合物块体被磁化，并且接着将其附着于未进行磁化的成像系统的磁轭板。
如果需要，可首先将烧结的块体冷却至室温，并且接着加热至合适的热时效温度。如果需要，可将烧结的金属间化合物块体粉碎成所需要的颗粒尺寸、优选是粉末，所述颗粒尺寸特别适合定位调整(alignment)和与基体结合，从而得到了稳定结合的永磁体。因此，如果需要，可通过干粉冶金方法来制造永磁体，而无需在压制和磁化之前将前体粉末保存在溶剂或油中。
在本发明的第二个优选实施方案中，在将金属间化合物块体放置于最终使用的装置中之后、比如在将金属间化合物块体附着于MRI系统的磁轭之后，将该块体磁化。
以下将描述根据本发明第二个优选实施方案制备永磁体的方法。优选的是，在该实施方案中，在将前体的块体装配在MRI磁轭上之后对其进行磁化。如图1所示，许多未磁化的(全部或部分磁化)材料的块体1、比如氧含量小于0.6重量％的富Pr的RE-M-B合金被放置在支撑体3上。优选的是，支撑体3包括未磁化的金属板或浅盘、比如涂覆有临时粘合剂的1/16英寸铝平板。但是，也可使用任何其它的支撑体。任选在块体1上放置盖板5，比如涂覆有临时粘合剂的第二铝板。
接着，在移去盖板5和支撑体3之前，使装配的块体1成型以形成第一前体7，如图2所示。可通过任何需要的方法、比如水喷射(waterjet)来使装配的未磁化块体1成型或进行机械加工。可将第一前体7成型为适用于任何合适的装置比如发动机、发电机或成像体系例如MRI系统的盘状、环状或任何其它所需要的形状。由于前体7未被磁化，因此，可容易地将其加工成所需的形状，而无需太关注安全性，或担心在机械加工过程中会退磁。因此，后装配成型或机械加工允许安全地装配，并改进了磁场的均匀性，而且减少了填隙时间。
接着移去盖板5，并且提供粘合材料9，从而使前体7的块体1彼此结合，如图3所示。例如，将附着于支撑体3的成型块体1放置在环氧盘10中，并且在块体1之间的间隙中放入环氧9，比如Resinfusion 8607环氧。如果需要，还可在块体1之间的间隙中放入砂子、碎玻璃或其它填充材料，以增强块体1之间的结合。优选的是，倒入环氧9，以使其高度低于块体1的上表面。接着可移去支撑体3。也可以但不太优选的是，可在使装配的块体1与环氧9结合之后，利用例如水喷射来使块体1成型。
另外，如果需要，在倒入环氧9之前，可将释放板附着于块体组件暴露的内表面和外表面。在倒入环氧9之后移去释放板，以暴露块体1的裸表面。如果需要，可在装配的块体的外径周围缠绕2-4mm，优选3mm的玻璃/环氧复合材料以增强保护。
在本发明的第二个优选实施方案中，永磁体包括至少两个叠压的部分。优选的是，按照与磁场方向垂直的方向(即，这些部分的厚度与磁场方向平行)将这些部分叠压。更优选的是，通过利用粘合剂将许多方形、六角形、梯形、环形部分或其它形状的块体粘结在一起、由此制成每个部分。环形部分是具有凹状上部或短侧和凸状底部或长侧的梯形。
图4中示出了前体7的一个优选构型。前体7包括盘形的基底部分11、环形的顶部部分15和任选的中间部分13。在基底部分11的大部分表面上形成顶部部分15。中间部分13也是盘形，并且包括与顶部部分中的开口19对齐的孔17，从而提供了一个阶梯状的表面，该表面适用于与成像系统的成像空间相对。所述部分11、13和15都可根据图1-3所示的方法由块体1制成。
在图4所示的部分11、13和15形成之后，通过在它们之间提供粘结层而将彼此结合在一起。粘结层可包括带有砂子和/或玻璃的环氧或CA 超强力胶水。应指出的是，永磁体7可具有不同于图4所示的任何所需的构型，并且可具有一个、两个、三个或多于三个的部分。优选的是，部分11、13和15彼此之间被旋转15-45度，最优选约30度，以截断由连续的环氧填充的通道防止其在整个结构中传播。
在将未磁化的块体1装配、机械加工并且粘结之后，接着将前体7磁化以形成永磁体。可在将前体装配在装置比如发动机、发电机或成像系统中之前，对其进行磁化。但是，在本发明第二实施方案的优选形式中，在将前体附着于最终的使用设备比如发动机、发电机或成像系统中之后，对其进行磁化。可以在将具有任何合适的合金成分的前体附着于最终的使用设备比如发动机或发电机中之后，对其进行磁化，所述合金成分包括上述高Pr和低氧含量的RE-M-B合金以及其它合适的合金。在第二实施方案的优选形式中，前体被附着于成像系统的支撑体，比如MRI系统的磁轭。
在将前体附着于最终的使用设备比如发动机、发电机或MRI系统的磁轭或支撑体之后，可利用任何需要的磁化方法对未磁化的前体材料进行磁化。例如，磁化第一前体的优选步骤包括将线圈放置在第一前体的周围，向第一前体施加脉冲磁场，从而将未磁化的第一前体转化为第一永磁体，然后从第一永磁体移去线圈。
优选的是，放置在前体7周围的线圈21被设置在外壳23内，外壳23与前体7紧贴在一起，如图5和6所示。前体7位于最终使用设备比如发动机、发电机或成像系统比如MRI系统的支撑体的一部分25上。例如，如图5和6所示，支撑体可包括MRI系统的磁轭27。例如，对于具有圆柱形外部构型的前体7而言，外壳23包括中空的环，该环的内径稍大于前体7的外径。如图5所示，线圈21位于外壳23的壁面的内侧。
优选的是，为了改进磁化工艺，还对外壳23提供了冷却系统。例如，冷却系统可包括一个或多个位于外壳23的壁面内的冷却流体通道29。在磁化步骤中，通过通道29提供来自冷却流体存储器或槽(未在图5和图6中示出)的冷却流体、比如液氮。优选的是，通过线圈来提供1.5特斯拉以上、最优选2.0特斯拉以上的方向磁场，以使未磁化的前体材料被磁化。在永磁体被磁化之后，从成像系统中移去含有线圈21的外壳23。
如果成像系统，比如MRI系统含有多于一个永磁体前体，则可同时或依次对这些前体进行磁化。例如，如图5所示，含有线圈21、121的两个或多个外壳23、123可被用于对附着于磁轭27的相对部分25、125的两个前体7同时进行磁化。还任选的是，可依次将含有线圈21的一个外壳23放置在成像系统的每个前体7周围，由此依次磁化每个前体。如果MRI系统中存在任选的磁极片，则可在将磁极片放置于MRI系统之前或之后对前体7进行磁化。
在第二个实施方案的优选形式中，成像系统中的永磁体前体磁化可通过向磁化后的永磁体施加反冲脉冲(recoil pulse)来稳定化。因此，通过将具有第一量级(magnitude)和第一方向的脉冲磁场施加于前体，对形状适合用于成像系统中的前体进行第一次磁化，从而将前体转化为永磁体。接着将一个或多个反冲脉冲施加于永磁体。反冲脉冲具有小于第一量级磁化脉冲的第二量级。反冲脉冲具有与磁化脉冲第一方向相反的第二方向。这里所述的“第二方向与第一方向相反”的意思是第二方向与第一方向之差是约180度(即正好180度或180度±由于磁化设备误差而导致的不可避免的小偏差)。在第二个实施方案的优选形式中，如图5和6所示，利用磁化前体7所使用的同一线圈21施加反冲脉冲。在施加脉冲磁场的步骤之后和在提供至少一个反冲脉冲的步骤之前，可通过使许多线圈的电源反向或通过手工改变电源引线的方向，利用相同的脉冲磁体(例如线圈21)来施加反冲脉冲。但是，如果需要，可在每个永磁体的周围设置独立的反冲脉冲线圈来施加反冲脉冲。
在本发明第二个实施方案的另一优选形式中，可通过在室温以上的温度下对前体进行磁化降低磁化所需要的能量。因此，在磁化步骤中，前体被加热至室温以上。优选的是，在磁化前体的步骤中，前体被加热至高于室温并且低于永磁体材料的居里温度的温度。更优选的是，在磁化步骤过程中，前体被加热至约40-约200℃。最优选的是，在磁化步骤中，前体被加热至约50-约100℃的温度。在较高的温度下，使磁性材料完全饱和所需的磁场较低(在刚刚低于居里温度时接近零)。一旦在较高的温度下饱和，则这种类型的磁性材料的一个特点是当温度降低至室温时接近饱和，虽然在较低温度下这使得材料处于磁化的更高数值状态(因为在较低温度下饱和磁化更高)。可使用任何加热前体的方法。例如，可通过将加热带放置在第一前体周围并且启用加热带来加热前体。可将表面加热器附着至第一前体并且启用表面加热器来加热前体。也可通过将加热灯的辐照引导至前体来加热前体。
根据本发明优选实施方案的方法制备的永磁体优选被用于成像系统，比如MRI系统的磁体组件中。但是，永磁体也可被用于其它的成像系统，比如MRT或NMR系统中。另外，永磁体也可被用于非成像设备，比如发动机或发电机中。
图7-9示出的优选MRI系统包括磁体组件51，该组件51包括由本发明优选实施方案的方法制备的永磁体。优选的是，在MRI系统60中，使用了至少两个磁体组件51。
每个磁体组件51优选包括由本发明优选实施方案的方法制备的永磁体53。每个磁体组件51也可包括任选的磁极片55、任选的梯度线圈(未示出)和RF线圈(未示出)和垫片(未示出)。磁体组件被附着于MRI系统的磁轭或支撑体61。但是，如本文整体参考引用的专利US6518867所述，如果需要，可不用磁极片和梯度线圈，并且在磁轭和具有阶梯状成像表面的永磁体之间提供至少一个软磁材料层。该至少一层软磁材料优选包括一层Fe-Si、Fe-Al、Fe-Co、Fe-Ni、Fe-Al-Si、Fe-Co-V、Fe-Cr-Ni或非晶形的Fe-或Co-基合金层。因此，在永磁体53的阶梯状成像表面和成像空间65之间以及在成像空间和第二永磁体153的阶梯状成像表面之间，MRI系统优选不包括磁极片或梯度线圈。
可利用任何适宜形状的磁轭来支撑磁体组件。例如，磁轭通常包括第一部分、第二部分以及至少一个使第一部分和第二部分相连接的第三部分，由此使得在第一和第二部分之间形成成像空间。图7表示根据本发明一个优选实施方案的MRI系统60的侧向透视图。该系统包括磁轭61，磁轭61具有支撑第一磁体组件51的底部部分或底板62以及支撑第二磁体组件151的顶部部分或顶板63。应理解的是，“顶部”和“底部”是相对的术语，因为MRI系统60可被转至侧面，因此，磁轭包括左和右部分、而不是上和下部分。成像空间65位于磁体组件之间。
第一磁体组件51包括第一永磁体53，该永磁体53包括稀土-过渡金属-硼合金，其中合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有小于0.6重量％的氧。第一永磁体53具有背面和与成像空间相对的阶梯状的第二表面，这在图4中有更清楚的表示。该至少一个第一软磁材料层(在图7中未清楚示出)位于第一磁轭部分62和第一永磁体53的背面之间。
类似地，第二磁体组件151包括第二永磁体153，该永磁体153包括稀土-过渡金属-硼合金，其中合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有小于0.6重量％的氧。第二永磁体153具有背面和与成像空间相对的阶梯状的第二表面。该至少一个第二软磁材料层(在图7中未清楚示出)位于第二磁轭部分63和第一永磁体153的背面之间。
MRI系统60还包括常规的电子元件比如图像处理器(即计算机)，它可以将来自RF线圈的数据/信号转换为图像，并且可任选地存储、传输和/或显示该图像。图7进一步显示了MRI系统60的各种任选的特征。例如，系统60可任选地包括床或患者支架70，它可用于支撑身体正被成像的患者69。系统60也可任选的包括限制器71，它刚性地支撑患者身体的一部分比如头、胳膊或腿，从而可阻止患者69被成像的部分身体移动。系统60可具有任何所需要的尺寸。基于所需要的磁场强度、构成磁轭61和组件51、151的材料类型以及其它设计因素来选择系统每部分的尺寸。
在本发明的一个优选方式中，MRI系统60仅包括一个使磁轭61的第一部分62和第二部分63相连接的第三部分64。例如，磁轭可具有如图7所示的“C”形构型。“C”形的磁轭61具有一个直的或弯曲的连接母线或柱64，以连接磁轭部分的底部62和顶部63。
在本发明的另一个优选方案中，如图8所示，MRI系统60具有不同的磁轭61构型，它包括许多连接母线或柱64。例如，两个、三个、四个或更多的连接母线或管64可连接支撑磁体组件51、151的磁轭部分62和63。
在本发明的又一个优选方式中，如图9所示，磁轭61包括具有圆形或多边形截面、比如六角形截面的单一管体66。第一磁体组件51被附着于管体66内壁的第一部分62，而第二磁体组件151被附着于磁轭61的管体66内壁的相对部分63。如果需要，附着于磁轭61的磁体组件可以不止两个。成像空间65位于管体66的中空的中间部分。
接着，利用成像装置比如包含永磁体组件51的MRI 60通过磁共振成像来使患者的一部分身体成像。如图7所示，患者69进入MRI系统60的成像空间65。通过RF线圈检测来自位于成像空间65中的患者69身体一部分的信号，并且利用处理器，比如计算机处理检测到的信号。该处理包括将来自于RF线圈的数据/信号转换为图像，并且可任选地存储、传输和/或显示该图像。
以下的具体实施例仅仅是为了解释的目的，而不是对本发明范围的限制。制备了两个合金块体，并且在室温和大气中以未涂覆的状态保存了约4年。换言之，在保存过程中，该合金块体没有被涂漆，并且没有利用环氧或其它的涂覆层进行覆盖。在保存过程中，认为合金磁畴方向是无序的，并且磁畴彼此抵消。在保存了4年以后，对块体进行视觉上的检察。在视觉检察过程中，没有发现有腐蚀的迹象，因此在保存了四年之后，块体基本上没有被腐蚀。块体的合金成分含有约0.12重量％的氧(约0.048原子％的氧)。第一块体含有约0.125重量％的氧、约0.0146重量％的氮和约0.0455重量％的碳。第二块体的合金成分含有约0.124重量％的氧、约0.0150重量％的氮和约0.0459重量％的碳。由于实验条件的原因，第三和第四小数位上的测量级有一些变化。
下表中给出了以重量和原子百分数计的合金中合金元素的平均含量。第1栏提供了元素名称，第2栏提供了该元素的重量％含量，第3栏提供了该元素的原子％含量，并且第4栏提供了测量方法。重量百分数已被标准化成100％。
因此，如上表所示，合金成分优选包括少于0.5重量％的Al、少于0.05重量％的碳、少于0.3重量％的Cl、少于2重量％的Co、痕量的Mg、少于0.2重量％的Mo、少于0.02重量％的氮、少于0.05重量％的硫和小于2.5重量％的Si。优选但并非必要的是，合金中存在的这些元素的量不是零。优选的是，合金成分含有约13-约19原子％的稀土元素，约61-约83原子％的过渡金属元素，约4-约20原子％的硼，少于0.08原子％的氧和少于7原子％的其它元素；其中，优选稀土元素的至少50原子％，并且更优选至少70原子％由Pr组成，并且剩余的选自Nd、Ce和任选的La和/或Dy；过渡金属的至少80原子％，并且更优选至少90原子％由Fe组成，并且剩余的选自Co、Mo和其它过渡金属元素。
为了解释和说明的目的，已对本发明进行了上述的描述。这并不是打算对本发明的精确形式穷举或限制，根据上述指导或通过实践本发明可作出修正和改变。所选择的附图和说明是为了解释本发明的原理及其实际应用。希望本发明的范围由所附的权利要求书及其等同物来限定。
部件列表块体1 盖板5前体7 环氧9环氧盘10盘形的基底部分11任选的中间部分13环形的顶部部分15孔17开口19线圈21/121外壳23/123磁轭部分25/125磁轭27冷却流体通道29第一磁体组件51永磁体53磁极片55MRI系统60磁轭61底部部分或底板62顶部部分或顶板63第三部分64成像空间65单一管体66患者69床或患者支架70限制器71第二磁体组件151第二永磁体15权利要求
1.一种适合用作永磁体(53)的物质的组合物，它包括稀土-过渡金属-硼合金，其中该合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，该合金的过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧。
2.权利要求1的组合物，其中该稀土-过渡金属-硼合金包括以原子百分数计为RE13-19B4-20M61-83的合金以及余量为杂质和氧，其中RE是稀土，并且M是过渡金属；RE包括至少50原子％的Pr以及有效量的Nd和至少一种选自Ce、La、Y及其混合物的轻稀土元素；该合金含有大于零但小于0.6重量％的氧；并且该组合物包括磁化的永磁体。
3.一种磁共振成像(MRI)系统(60)，它包括磁轭(61)，它包括第一部分(62)、第二部分(63)以及至少一个连接第一部分和第二部分的第三部分(64)，从而在第一和第二磁轭部分之间形成成像空间(65)；附着于第一磁轭部分的第一磁体组件(51)；和附着于第二磁轭部分的第二磁体组件(151)；其中，第一磁体组件(51)包括含有稀土-过渡金属-硼合金的第一永磁体(53)，其中该合金中稀土含量的至少30重量％由Pr组成，该合金中过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧，该第一永磁体具有第一表面和与成像空间相对的阶梯状第二表面；以及至少一个设置在第一磁轭部分和第一永磁体的第一表面之间的第一软磁材料层。
4.权利要求3的系统，它进一步包括附着于第二磁轭部分(63)的第二磁体组件(151)，其中该第二磁体组件包括含有稀土-过渡金属-硼合金的第二永磁体(153)，其中该合金中稀土含量的至少30重量％由Pr组成，该合金中过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧，该第二永磁体具有第一表面和与成像空间相对的阶梯状第二表面；以及至少一个设置在第二磁轭部分和第二永磁体的第一表面之间的第二软磁材料层。
5.权利要求4的系统，其中该至少一个第一软磁材料层包括Fe-Si、Fe-Al、Fe-Co、Fe-Ni、Fe-Al-Si、Fe-Co-V、Fe-Cr-Ni或非晶形Fe-或Co-基合金层的第一叠层；该至少一个第二软磁材料层包括Fe-Si、Fe-Al、Fe-Co、Fe-Ni、Fe-Al-Si、Fe-Co-V、Fe-Cr-Ni或非晶形Fe-或Co-基合金层的第二叠层；第一永磁体(53)和第二永磁体(153)中的稀土-过渡金属-硼合金包括以原子百分数计为RE13-19B4-20M61-83的合金以及余量为杂质和氧，其中RE是稀土元素，M是过渡金属；并且该合金含有大于零但小于0.6重量％的氧；在第一永磁体的第二表面和成像空间(65)之间，以及在成像空间和第二永磁体的第二表面之间，系统(60)不包括磁极片(55)或梯度线圈；并且该系统进一步包括RF线圈和图像处理器。
6.一种制造MRI设备(60)的方法，它包括提供磁轭(61)，所述磁轭包括第一部分(62)、第二部分(63)以及至少一个连接第一部分和第二部分的第三部分(64)，从而在第一和第二磁轭部分之间形成成像空间(65)；使第一前体(7)附着于第一磁轭部分；使第二前体(7)附着于第二磁轭部分；在附着第一前体的步骤之后，使第一前体磁化以形成第一永磁体(53)；和在附着第二前体的步骤之后，使第二前体磁化以形成第二永磁体(153)；其中，第一和第二前体包括稀土-过渡金属-硼合金，其中该合金中稀土含量的至少30重量％由Pr组成，该合金中过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧。
7.权利要求6的方法，其中使第一前体(7)磁化的步骤包括将线圈(21)放置在第一前体的周围；向第一前体施加脉冲磁场以形成至少一个第一永磁体(53)；从第一永磁体移去线圈；和使第二前体(7)磁化的步骤包括将线圈(21、121)放置在第二前体的周围；向第二前体施加脉冲磁场以形成至少一个第二永磁体(153)；从第二永磁体周围移去线圈。
8.一种制造永磁体(53)的方法，它包括提供一种稀土-过渡金属-硼合金前体粉末；在施加磁场的同时将该前体粉末压实成生坯；压制并且烧结该生坯以形成烧结的金属间化合物块体(1)；并且使该烧结的金属间化合物块体磁化以形成含有稀土-过渡金属-硼合金的永磁体块体，其中该合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，该合金的过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧。
9.一种制造发动机或发电机设备的方法，它包括提供发动机或发电机设备；使包括至少一个未磁化合金块(1)的第一前体(7)附着于该设备；并且在附着第一前体的步骤之后，使该至少一个未磁化的合金块磁化以形成第一永磁体(53)。
10.权利要求9的方法，其中该至少一个未磁化的合金块含有稀土-过渡金属-硼合金，其中该合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，该合金的过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧。
全文摘要
一种适合用作永磁体(53)的物质组合物，它包括稀土－过渡金属－硼合金，其中该合金的稀土含量的至少30重量％由Pr组成，该合金的过渡金属含量的至少50重量％由Fe组成，并且该合金含有少于0.6重量％的氧。
文档编号H01F13/00GK1601660SQ200410082490
公开日2005年3月30日 申请日期2004年9月22日 优先权日2003年9月22日
发明者J·S·马特, J·C·谢, M·G·本兹 申请人:通用电气公司