钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用与流程

本发明涉及一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用。

背景技术：

nd-fe-b永磁材料以nd2fel4b化合物为基体，具有磁性能高、热膨胀系数小、易加工和价格低等优点，自问世以来，以平均每年20-30％的速度增长，成为应用最广泛的永磁材料。按制备方法，nd-fe-b永磁体可分为烧结、粘结和热压三种，其中烧结磁体占总产量的80％以上，应用最广泛。

随着制备工艺和磁体成分的不断优化，烧结nd-fe-b磁体的最大磁能积已接近理论值。随着近年来风力发电、混合动力汽车和变频空调等新兴行业的蓬勃发展对高性能nd-fe-b磁体的需求越来越大，同时，这些高温领域的应用也对烧结nd-fe-b磁体的性能尤其是矫顽力提出了更高的要求。

美国专利申请us5645651a通过图1表明，nd-fe-b磁体的居里温度会随着co含量的提高而提升，另外表1通过样品9和样品2的对比表明，nd-fe-b磁体中添加20at％的co，相比不加co的方案，在维持剩磁基本不变的情况下，能提高矫顽力。

因此co被广泛应用于钕铁硼稀土永磁、钐钴稀土永磁、电池等高科技领域，但co又是重要战略资源，价格较为昂贵。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术的钕铁硼磁体通过添加co来提高居里温度和矫顽力、而co又面临价格昂贵的缺陷的技术问题，而提供了一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用。本发明的磁体材料具有高剩磁、高矫顽力以及高温性能好的优势。

本发明涉及一种钕铁硼磁体材料的原料组合物，其包括如下质量含量的组分：r：28～33wt％；

r为稀土元素，包括r1和r2，所述r1为熔炼时添加的稀土元素，所述r1包括nd和dy；所述r2为晶界扩散时添加的稀土元素，所述r2包括tb，所述r2的含量为0.2wt％～1wt％；

m：≤0.4wt％、且不为0wt％，所述m的种类包括ti、ni、v、nb、ta、cr、mo、w、mn、zr、hf和ag中的一种或多种；

cu：≤0.15wt％、且不为0wt％；

b：0.9～1.1wt％；

fe：60wt％～70.88wt％；

wt％为各元素含量占所述原料组合物的总质量的质量百分比；

所述原料组合物中不含有co。

本发明中，所述原料组合物中r的用量较佳地为29-31wt％。

本发明中，所述原料组合物中，所述r1中nd的含量可为本领域常规，较佳地为28～32.5wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。

本发明中，所述原料组合物中，所述r1中dy的含量较佳地在0.2wt％以下，例如0.1～0.2wt％。

本发明中，所述r1还可包括本领域其他常规的稀土元素，例如包括pr、ho、tb、gd和y中的一种或多种。

其中，当所述r1包含pr时，pr的添加形式为本领域常规，例如以prnd的形式，或者，以纯净的pr和nd的混合物的形式，或者以prnd、纯净的pr和nd的混合物联合添加。当以prnd的形式添加时，pr：nd＝25:75或20：80；当以纯净的pr和nd的混合物的形式或以prnd、纯净的pr和nd的混合物联合添加时，所述pr的含量较佳地为0.1～2wt％，例如0.1wt％，0.2wt％，其中百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本发明中所述纯pr或纯nd一般指的是纯度在99.5％以上。

其中，当所述的r1包含ho时，所述ho的含量较佳地为0.1～0.2wt％，百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。

其中，当所述的r1包含gd时，所述gd的含量较佳地为0.1～0.2wt％，百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。

其中，当所述的r1包含y时，所述y的含量较佳地为0.1～0.2wt％，百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。

本发明中，所述r2的含量较佳地为0.2wt％～0.8wt％，百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。

本发明中，所述r2中，tb的含量较佳地为0.2wt％～0.8wt％，例如0.6wt％。

本发明中，所述r2还可包括pr、dy、ho和gd中的一种或多种。这些稀土元素都可以通过晶界扩散原理，形成扩散稀土元素的壳层。

其中，当所述的r2包含pr时，所述pr的含量较佳地为0.2wt％以下，且不为0wt％，例如0.2wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比。

其中，当所述r2包含dy时，所述dy的含量较佳地为0.3wt％以下，且不为0wt％，例如0.3wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比。

其中，当所述r2包括ho时，所述ho的含量较佳地为0.15wt％以下、且不为0wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比。

其中，当所述r2包括gd时，所述gd的含量较佳地为0.15wt％以下、且不为0wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比。

本发明中，所述m的含量较佳地为0.1wt％～0.15wt％，或者0.25wt％～0.4wt％，例如0.15wt％，0.25wt％，0.3wt％，0.35wt％，0.4wt％。

本发明，所述m的种类较佳地为ti、zr、nb、ni、v、ta、cr、mo、w、mn、hf和ag中的一种或多种。

其中，当所述m包含ti时，所述ti的含量较佳地为0.05wt％～0.3wt％，例如0.05wt％，0.15wt％，0.3wt％，更佳地为0.1wt％～0.15wt％。

其中，当所述的m包含nb时，所述nb的含量较佳地为0.05wt％～0.15wt％，例如0.05wt％，0.15wt％，更佳地为0.05wt％～0.1wt％。

其中，所述m的种类较佳地还包括bi、sn、zn、ga、in、au和pb中的一种或多种。

其中，当所述m包括ga时，所述ga的含量范围较佳地为0.1～0.3wt％，例如0.1wt％，0.15wt％，0.3wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比。

当m元素包括ga，且ga为0.2wt％以上、且不为0.35wt％时，较佳地，m元素的组成中ti+nb为0.07wt％以下、且不为0wt％，例如0.05wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比。其中，ti+nb过量的话，可能会降低剩磁。

本发明中，较佳地，本申请的原料组合物中还含有al；其含量较佳地为0.15wt％以下，但不为0wt％，例如0.15wt％。

当所述m包括ga，且ga为0.01wt％以下时，al+ga+cu可为0.15wt％以下、且不为0wt％，例如0.12wt％；较佳地，al+ga+cu为0.11wt％以下、且不为0wt％，例如0.07wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比。

本发明中，cu的含量较佳地为0.08wt％以下、但不为0wt％，或者0.1wt％～0.15wt％，例如0.07wt％，0.15wt％。

本发明中，b的含量较佳地为0.9wt％～1.1wt％，更佳地为0.97wt％～1.05wt％。

本发明中，所述fe的含量较佳地为65.65wt％～70.88wt％，例如67.99wt％，68.19wt％。

本发明中，较佳地，所述的原料组合物包括：

r：29-31wt％；所述r1包括nd和dy，其中dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；r2包括tb，tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；

b：0.9wt％～1.1wt％；

cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；

ti：0.3wt％以下、但不为0wt％；

余量为fe及不可避免的杂质；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％；r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

fe:68.19wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

本发明中，较佳地，所述的原料组合物包括：

r：29-31wt％；所述r1包括nd和dy，其中dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；r2包括tb，tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；

b：0.9wt％～1.1wt％；

cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；

nb：0.3wt％以下、但不为0wt％；

余量为fe及不可避免的杂质；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

nb：0.15wt％；

fe:68.19wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

本发明中，较佳地，所述的原料组合物包括：

r：29-31wt％；所述r1包括nd和dy，其中dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；r2包括tb，tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；

b：0.9wt％～1.1wt％；

cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；

nb：0.3wt％以下、但不为0wt％；

ga：0.05wt％-0.3wt％；

余量为fe及不可避免的杂质；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

nb：0.05wt％；

ga：0.3wt％；

fe:67.99wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：29wt％；其中r1为nd和dy，nd为28.6wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.30wt％；

b：1.01wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

ga：0.15wt％；

fe:69.62wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：31wt％；其中r1为nd和dy，nd为30.4wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.50wt％；

b：0.98wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

ga：0.1wt％；

fe:67.7wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.9wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.05wt％；

ga：0.1wt％；

fe:68.19wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.3wt％；

ga：0.1wt％；

fe:67.94wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：28wt％；其中r1为nd和dy，nd为27.3wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.2wt％；

b：1.1wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

nb：0.05wt％；

ga：0.15wt％；

fe:70.88wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：33wt％；其中r1为nd和dy和pr，nd为31.7wt％，dy为0.20wt％，pr为0.1wt％，r2为tb，tb为1wt％；

b：0.9wt％；

cu：0.15wt％；

ti：0.15wt％；

al：0.15wt％；

fe:65.65wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的原料组合物包括如下组分：

r：31wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.9wt％，dy为0.10wt％，r2为tb、dy和pr，其中tb为0.5wt％，dy为0.30wt％，pr为0.20wt％；

b：0.97wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

fe:67.81wt％；

其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。

本发明还提供了一种钕铁硼磁体材料的制备方法，其采用如上所述的原料组合物进行，所述制备方法为本领域常规的扩散制法，其中，r1元素在熔炼步骤中添加，r2元素在晶界扩散步骤中添加。

本发明中，所述制备方法较佳地包括如下步骤：将上述钕铁硼磁体材料的原料组合物中除r2以外的元素经熔炼、制粉、成型、烧结得烧结体，接着将所述的烧结体与所述r2的混合物经晶界扩散即可。

其中，所述熔炼的操作和条件可为本领域常规的熔炼工艺，一般将所述钕铁硼磁体材料中除r2以外的元素采用铸锭工艺和速凝片工艺进行熔炼浇铸，得到合金片。

本领域技术人员知晓，因熔炼和烧结工艺中通常会损耗稀土元素，为保证终产品的质量，一般会在熔炼过程中在原料组合物的配方基础中额外添加0～0.3wt％的稀土元素(一般为nd元素)，百分比为额外添加的稀土元素的含量占所述原料组合物的总含量的质量百分比；另外这部分额外添加的稀土元素的含量不计入原料组合物的范畴。

所述熔炼的温度可为1300～1700℃，较佳地为1450～1550℃，例如1500℃。

所述熔炼的设备一般为高频真空熔炼炉和/或中频真空熔炼炉，中频真空熔炼炉例如中频真空感应速凝甩带炉。

其中，所述制粉的操作和条件可为本领域常规制粉工艺，一般包括氢破制粉和/或气流磨制粉。

所述氢破制粉一般包括吸氢、脱氢和冷却处理。所述吸氢的温度一般为20～200℃。所述脱氢的温度一般为400～650℃，较佳地为500～550℃。所述吸氢的压力一般为50～600kpa，例如90kpa。

所述气流磨制粉一般在0.1～2mpa，优选0.5～0.7mpa的条件下进行气流磨制粉。所述气流磨制粉中的气流例如可为氮气。所述气流磨制粉的时间可为2～4h。

其中，所述成型的操作和条件可为本领域常规的成型工艺。例如磁场成型法。所述的磁场成型法的磁场强度一般在1.5t以上。

其中，所述烧结的操作和条件可为本领域常规的烧结工艺。

所述烧结可在真空度低于5×10^-1pa的条件下进行。

所述烧结的温度可为1000～1200℃，例如1030-1090℃。

所述烧结的时间可为0.5～10h，例如2-5h。

本发明中，本领域技术人员知晓，在所述的晶界扩散之前一般还包括所述r2的涂覆操作。

其中，所述r2一般是以氟化物或低熔点合金的形式涂覆，例如tb的氟化物。当还包含dy时，较佳地，dy以dy的氟化物的形式涂覆。另外，当还包含pr时，较佳地，pr以prcu合金的形式添加。

当所述r2包含pr且pr以prcu合金的形式参与晶界扩散时，较佳地，cu在所述制备方法中的添加时机为晶界扩散步骤，或者在熔炼步骤和晶界扩散步骤同时添加；当所述cu在晶界扩散时添加，所述cu的含量较佳地为0.03～0.15wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比；其中所述cu占所述prcu的百分比为0.1～17wt％。

本发明中，所述晶界扩散处理的操作和条件可为本领域常规的晶界扩散工艺。

所述晶界扩散的温度可为800～1000℃，例如850℃。

所述晶界扩散的时间可为5～20h，例如5-15h。

所述晶界扩散之后，按照本领域常规还进行低温回火处理。低温回火处理的温度一般为460-560℃，时间一般为1-3h。

本发明还提供了一种由上述制备方法制得的钕铁硼磁体材料。

本发明还提供了一种钕铁硼磁体材料，r：28～33wt％；所述r包括r1和r2，所述r1包括nd和dy，所述r2包括tb；r2的含量为0.2wt％～1wt％；

b：0.9～1.1wt％；

cu：0.15wt％以下、且不为0wt％；

m：0.35wt％以下、且不为0wt％；

m包括ti、ni、v、nb、ta、cr、mo、w、mn、zr、hf、zn和ag中的一种或多种；

fe：60wt％～70.88wt％；

wt％为各元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述钕铁硼磁体材料中不含co；

所述钕铁硼磁体材料包含nd2fel4b晶粒和其壳层、邻接所述nd2fel4b晶粒的二颗粒晶界和晶界三角区，其中r1中的重稀土元素主要分布在nd2fel4b晶粒，r2主要分布在所述壳层、所述二颗粒晶界和所述晶界三角区，所述晶界三角区的面积占比为1.5％～3.5％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为96％以上；晶界三角区中c和o的质量占比为0.4～0.5％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.35％以上。

本发明中，“r1中的重稀土元素主要分布在nd2fel4b晶粒”可理解为，本领域常规的熔炼烧结工艺引起的r1中的重稀土元素主要分布(一般是指95％以上)在主相晶粒，少量分布在晶界。“r2主要分布在所述壳层、所述二颗粒晶界和所述晶界三角区”可理解为，本领域常规的晶界扩散工艺引起的r2主要分布(一般是指95％以上)在主相晶粒的壳层、所述二颗粒晶界和所述晶界三角区，少部分也会扩散进入到主相晶粒中，例如在主相晶粒的外缘。

本发明中，晶界连续性的计算方式是指晶界中除空洞外的物相占据的长度(例如富b相、富稀土相、稀土氧化物、稀土碳化物等)与总晶界长度的比值。晶界连续性超过96％即可称为连续通道。

本发明中，所述晶界三角区一般是指三条或以上的晶界相交叉的地方，分布有富b相、富稀土相、稀土氧化物、稀土碳化物和空洞。所述晶界三角区面积占比的计算方式是指晶界三角区的面积与总面积(晶粒+晶界)之比。

其中，稀土氧化物、稀土碳化物中的c、o元素为本领域常规方式引入，一般为杂质引入或者气氛引入，具体例如，在气流磨、压制过程中，有添加剂的引入，在烧结的时候，会通过加热对这些添加剂进行脱去处理，但是不可避免会有少量c、o元素残留；再例如，在制备工艺中不可避免地会因气氛引入少量o元素。在本申请中，经检测最终得到的钕铁硼磁体材料产品中，c、o含量分别只有1000、1200ppm以下，属于本领域常规的可接受的杂质范畴，故未纳入产品元素统计表。

本发明的方案中，tb通过晶界扩散形成覆盖层，提高矫顽力；dy可以减少熔炼时的α-fe的产生量，有益于产品磁性能的提升。

本发明中，本领域技术人员知晓，c、o元素在晶界相中通常是以稀土碳化物和稀土氧化物的形式存在，因此“晶界三角区中c和o的质量占比”以及“二颗粒晶界中c和o的质量占比”分别对应杂相稀土碳化物和稀土氧化物。

其中，“二颗粒晶界中c和o的质量占比(％)”中百分比为二颗粒晶界中c和o的质量与晶界中所有元素的总质量的比”，“晶界三角区中c和o的质量占比”中百分比为晶界三角区中c和o的质量与晶界中所有元素的总质量的比。

另外，根据实施例中“晶界三角区中c和o的质量占比”减去“二颗粒晶界中c和o的质量占比(％)”的差值相比对比例缩小，可得到杂相从晶界三角区迁移到二颗粒晶界的结论，这从机理上解释了晶界连续性的提升原因。本发明中，所述晶界三角区面积占比较佳地为1.59％～3.28％，例如1.59％、1.88％、2.34％、2.36％、2.38％、2.45％、2.54％、2.62％、2.68％、3.28％，更佳地为1.59％～2％。

本发明中，所述晶界连续性较佳地为97％以上，例如97.01％，97.20％，98.50％，98.00％，98.10％，98.22％，98.41％，98.36％，98.80％，99.50％，更佳地为98％以上。

本发明中，所述二颗粒晶界中c和o的质量占比较佳地为0.37％～0.4％。

本发明磁体材料的二颗粒晶界中，除稀土氧化物和稀土碳化物这两种杂相外，较佳地，还在二颗粒晶界检测到新物相，其化学组成为rxfe100-x-y-zcuymz；其中r包括nd、dy和tb中的一种或多种，m包括ti、ni、v、nb、ta、cr、mo、w、mn、zr、hf、zn和ag中的一种或多种，x为32～36，y为0.1以下，但不为0，z为0.15以下，但不为0；其中，x优选为32.5～35.5，y优选为0.02～0.1，z优选为0.07～0.12。

在本申请的较佳实施方式中，新物相的结构例如，r34.5fe65.4cu0.03m0.07，r34.1fe65.68cu0.1m0.12，r33.2fe66.68cu0.04m0.08，r33.56fe66.28cu0.05m0.11，r34.41fe65.42cu0.08m0.09，r35.26fe64.58cu0.07m0.09，r35.50fe64.38cu0.04m0.08，r32.50fe67.39cu0.03m0.08，r33.33fe66.58cu0.02m0.07，r34.22fe65.64cu0.06m0.08。

本发明中，所述化学组成为rxfe100-x-y-zcuymz的新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比较佳地为0.8～3％，更佳地为0.81～2.64％。

发明人推测，该新物相在二颗粒晶界生成，所以进一步提高了晶界连续性，从而提升了磁体性能。

本发明中，所述钕铁硼磁体材料中r的用量较佳地为29-31wt％。

本发明中，所述钕铁硼磁体材料中，所述r中nd的含量可为本领域常规，较佳地为28～32.5wt％，百分比为占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。

本发明中，所述钕铁硼磁体材料中，所述r1中dy的含量较佳地在0.2wt％以下，例如0.1～0.2wt％。

本发明中，所述r1还可包括本领域其他常规的稀土元素，例如包括pr、ho、tb、gd和y中的一种或多种。

其中，当所述r1包含pr时，pr的添加形式为本领域常规，例如以prnd的形式，或者，以纯净的pr和nd的混合物的形式，或者以prnd、纯净的pr和nd的混合物联合添加。当以prnd的形式添加时，pr：nd＝25:75或20：80；当以纯净的pr和nd的混合物的形式或以prnd、纯净的pr和nd的混合物联合添加时，所述pr的含量较佳地为0.1～2wt％，例如0.1wt％，0.2wt％，其中百分比为各组分含量占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。

其中，当所述的r1包含ho时，所述ho的含量较佳地为0.1～0.2wt％，百分比为各组分含量占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。

其中，当所述的r1包含gd时，所述gd的含量较佳地为0.1～0.2wt％，百分比为各组分含量占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。

其中，当所述的r1包含y时，所述y的含量较佳地为0.1～0.2wt％，百分比为各组分含量占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。

本发明中，所述r2的含量较佳地为0.2wt％～0.8wt％，百分比为各组分含量占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。

本发明中，所述r2中，tb的含量较佳地为0.2wt％～0.8wt％，例如0.6wt％。

本发明中，所述r2还可包括pr、dy、ho和gd中的一种或多种。这些稀土元素都可以通过晶界扩散原理，形成扩散稀土元素的壳层。

其中，当所述的r2包含pr时，所述pr的含量较佳地为0.2wt％以下，且不为0wt％，例如0.2wt％，wt％为元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比。

其中，当所述r2包含dy时，所述dy的含量较佳地为0.3wt％以下，且不为0wt％，例如0.3wt％，wt％为元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比。

其中，当所述r2包括ho时，所述ho的含量较佳地为0.15wt％以下、且不为0wt％，wt％为元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比。

其中，当所述r2包括gd时，所述gd的含量较佳地为0.15wt％以下、且不为0wt％，wt％为元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比。

本发明中，所述m的含量较佳地为0.1wt％～0.15wt％，或者0.25wt％～0.4wt％，例如0.15wt％，0.25wt％，0.3wt％，0.35wt％，0.4wt％。

本发明，所述m的种类较佳地为ti、zr、nb、ni、v、ta、cr、mo、w、mn、hf和ag中的一种或多种。

其中，当所述m包含ti时，所述ti的含量较佳地为0.05wt％～0.3wt％，例如0.05wt％，0.15wt％，0.3wt％，更佳地为0.1wt％～0.15wt％。

其中，当所述的m包含nb时，所述nb的含量较佳地为0.05wt％～0.15wt％，例如0.05wt％，0.15wt％，更佳地为0.05wt％～0.1wt％。

其中，所述m的种类较佳地还包括bi、sn、zn、ga、in、au和pb中的一种或多种。

其中，当所述m包括ga时，所述ga的含量范围较佳地为0.1～0.3wt％，例如0.1wt％，0.15wt％，0.3wt％。

当m元素包括ga，且ga为0.2wt％以上、且不为0.35wt％时，较佳地，m元素的组成中ti+nb为0.07wt％以下、且不为0wt％，例如0.05wt％。其中，ti+nb过量的话，可能会降低剩磁。

本发明中，较佳地，所述钕铁硼磁体材料中还含有al；其含量较佳地为0.15wt％以下，但不为0wt％，例如0.15wt％。

当所述m包括ga，且ga为0.01wt％以下时，al+ga+cu可为0.15wt％以下、且不为0wt％，例如0.12wt％；较佳地，al+ga+cu为0.11wt％以下、且不为0wt％，例如0.07wt％。

本发明中，所述cu的含量较佳地为0.08wt％以下、但不为0wt％，或者0.1wt％～0.15wt％，例如0.07wt％，0.15wt％。

本发明中，所述b的含量较佳地为0.9wt％～1.1wt％，更佳地为0.97wt％～1.05wt％。

本发明中，所述fe的含量较佳地为65.65wt％～70.88wt％，例如67.99wt％，68.19wt％。

本发明中，较佳地，所述的钕铁硼磁体材料包括：

r：29-31wt％；所述r1包括nd和dy，其中dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；r2包括tb，tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；

b：0.9wt％～1.1wt％；

cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；

ti：0.3wt％以下、但不为0wt％；

余量为fe及不可避免的杂质；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比。

在本发明一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％；r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

fe:68.19wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为2.34％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为98％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.45％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.39％；二颗粒晶界中检测到新物相r34.5fe65.4cu0.03m0.07，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为2.35％。

本发明中，较佳地，所述的钕铁硼磁体材料包括：

r：29-31wt％；所述r1包括nd和dy，其中dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；r2包括tb，tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；

b：0.9wt％～1.1wt％；

cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；

nb：0.3wt％以下、但不为0wt％；

余量为fe及不可避免的杂质；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比。

在本发明一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

nb：0.15wt％；

fe:68.19wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为2.36％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为98.41％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.41％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.38％；二颗粒晶界中检测到新物相r35.26fe64.58cu0.07m0.09，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为1.12％。

本发明中，较佳地，所述的钕铁硼磁体材料包括：

r：29-31wt％；所述r1包括nd和dy，其中dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；r2包括tb，tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；

b：0.9wt％～1.1wt％；

cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；

nb：0.3wt％以下、但不为0wt％；

ga：0.05wt％-0.3wt％；

余量为fe及不可避免的杂质；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比。

在本发明一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

nb：0.05wt％；

ga：0.3wt％；

fe:67.99wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为2.45％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为98.80％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.45％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.39％，二颗粒晶界中检测到新物相r35.50fe64.38cu0.04m0.08，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为2.03％。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：29wt％；其中r1为nd和dy，nd为28.6wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.30wt％；

b：1.01wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

ga：0.15wt％；

fe:69.62wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为1.88％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为97.20％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.44％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.38％，二颗粒晶界中检测到新物相r34.1fe65.68cu0.1m0.12，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为1.74％。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：31wt％；其中r1为nd和dy，nd为30.4wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.50wt％；

b：0.98wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

ga：0.1wt％；

fe:67.7wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为2.68％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为98.36％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.45％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.39％，二颗粒晶界中检测到新物相r33.2fe66.68cu0.04m0.08，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为1.94％。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.9wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.05wt％；

ga：0.1wt％；

fe:68.19wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为2.38％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为98.10％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.44％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.4％，二颗粒晶界中检测到新物相r33.56fe66.28cu0.05m0.11，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为0.81％。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：30.6wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.90wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.60wt％；

b：0.99wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.3wt％；

ga：0.1wt％；

fe:67.94wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为2.54％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为98.22％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.43％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.4％，二颗粒晶界中检测到新物相r34.41fe65.42cu0.08m0.09，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为2.64％。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：28wt％；其中r1为nd和dy，nd为27.3wt％，dy为0.10wt％，r2为tb，tb为0.2wt％；

b：1.1wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

nb：0.05wt％；

ga：0.15wt％；

fe:70.88wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为1.59％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为97.01％；晶界三晶界三角区中c和o的质量占比为0.46％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.38％，二颗粒晶界中检测到新物相r32.50fe67.39cu0.03m0.08，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为1.06％。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：33wt％；其中r1为nd和dy和pr，nd为31.7wt％，dy为0.20wt％，pr为0.1wt％，r2为tb，tb为1wt％；

b：0.9wt％；

cu：0.15wt％；

ti：0.15wt％；

al：0.15wt％；

fe:65.65wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为3.28％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为99.50％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.46％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.37％，二颗粒晶界中检测到新物相r33.33fe66.58cu0.02m0.07，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为1.58％。

在本发明另一较佳实施方式中，所述的钕铁硼磁体材料包括如下组分：

r：31wt％；其中r1为nd和dy，nd为29.9wt％，dy为0.10wt％，r2为tb、dy和pr，其中tb为0.5wt％，dy为0.30wt％，pr为0.20wt％；

b：0.97wt％；

cu：0.07wt％；

ti：0.15wt％；

fe:67.81wt％；

其中，所述百分比为各元素占钕铁硼磁体材料的质量百分比；

所述晶界三角区面积占比为2.62％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为98.50％；晶界三角区中c和o的质量占比为0.48％，二颗粒晶界中c和o的质量占比为0.39％，二颗粒晶界中检测到新物相r34.22fe65.64cu0.06m0.08，新物相在所述二颗粒晶界中的面积与所述二颗粒晶界总面积的比为1.87％。

本发明提供的钕铁硼磁体材料采用无co的方案，同时合理控制总稀土量tre以及cu和m(ti、nb等)元素的含量范围，杂相更多地分布在二颗粒晶界，而不是团聚在晶界三角区，从而使晶界连续性提高，减少了晶界三角区的面积，有益于获得更高的致密度，从而提高了磁体剩磁br；这也促使tb元素均匀地分布在晶界和主相壳层，提高了磁体矫顽力hcj。

本发明还提供了一种如上所述的钕铁硼磁体材料在制备磁钢中的应用。

其中，所述磁钢较佳地为54sh、54uh、56sh高性能磁钢。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

(1)本发明的磁体材料的磁体性能优异，其中br≥14.5kgs，hcj≥24.5koe；20-120℃br温度系数≥-0.106％/℃；

(2)本发明的磁体材料能够用于54sh、54uh、56sh高性能磁钢的制造，由于不含co，降低了生产成本。

附图说明

图1为实施例1制得的钕铁硼磁体材料的epma显微照片。

图2为实施例1制得的钕铁硼磁体材料的epma图谱。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中，磁性能评价所用设备为英国hirst公司的pfm-14磁性能测量仪。

1、本发明实施例1～10和对比例1～5的钕铁硼磁体材料的原料组合物如下表1所示。

表1钕铁硼磁体材料的原料组合物的配方和含量(wt％)

注：“/”是指不含有该元素。

实施例1-10以及对比例1-5中钕铁硼磁体材料的制备方法如下：

(1)熔炼和铸造过程：按照表1中的配方，将配制好的除r2以外的原料(实施例10的r2中pr以prcu形式添加，实施例2中cu在晶界扩散步骤添加的含量为0.03wt％)放入氧化铝的坩埚中，在高频真空熔炼炉中以0.05pa的真空和1500℃的条件进行真空熔炼。再中频真空感应速凝甩带炉中通入氩气，进行铸造，再急冷合金，得合金片。

(2)氢破制粉过程：在室温下将放置急冷合金的氢破用炉抽真空，而后向氢破用炉内通入纯度为99.9％的氢气，维持氢气的压力90kpa，充分吸氢后，边抽真空边升温，充分脱氢，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末。其中，吸氢的温度为室温，脱氢的温度为550℃。

(3)气流磨制粉过程：在氮气气氛下，在粉碎室压力为0.6mpa的条件下对氢破粉碎后的粉末进行3h的气流磨粉碎，得到细粉。

(4)成型过程：将经气流膜之后的粉末在1.5t以上的磁场强度中成型。

(5)烧结过程：将各成型体搬至烧结炉中进行烧结，烧结在低于0.5pa的真空下，以1030-1090℃烧结2-5h，得烧结体。

(6)晶界扩散过程：将烧结体表面净化后将r2(例如tb的合金或氟化物、dy的合金或氟化物和prcu合金中的一种或多种，其中cu在熔炼步骤和晶界扩散步骤同时添加)涂覆于烧结体的表面，并以850℃的温度扩散5-15h，之后冷却至室温，再以460-560℃的温度进行低温回火处理1-3h。

效果实施例1

分别取实施例1-10以及对比例1-5中钕铁硼磁体材料，测定其磁性能和成分，fe-epma观察其磁体的相组成。

(1)钕铁硼磁体材料的各成分使用高频电感耦合等离子体发射光谱仪(icp-oes)进行测定。下表2所示为成分检测结果。

表2钕铁硼材料的组分和含量(wt％)

注：“/”是指不含有该元素。

(2)磁性能评价：钕铁硼磁体材料使用英国hirst公司的pfm-14磁性能测量仪进行磁性能检测；下表3所示为磁性能检测结果。

(3)高温性能的测试：计算温度系数的公式为：计算结果如表3所示。

(4)微观结构的测定：三角区面积、晶界连续性等测试结果如表3所示，其中新物相rxfe100-x-y-zcuymz(x为32～36，y为0.1以下，但不为0，z为0.15以下，但不为0)根据fe-epma测试得到。

表3性能测试结果

表3中：

二颗粒晶界的连续性根据epma的背散射图片计算得；c、o在二颗粒晶界和晶界三角区的质量占比及新物相是通过epma的元素分析测得。

晶界三角区的面积占比指的是：晶界三角区的面积与“晶粒和晶界”总面积之比。

二颗粒晶界的连续性指的是：晶界中除空洞外的物相占据的长度(物相例如为富b相、富稀土相、稀土氧化物、稀土碳化物等)与总晶界长度的比值。

晶界三角区中c、o的质量占比指的是：晶界三角区中c和o的质量与晶界中所有元素的总质量的比。

二颗粒晶界中c、o的质量占比指的是：晶界三角区中c和o的质量与晶界中所有元素的总质量的比。

新物相在二颗粒晶界中的面积占比(％)指的是：二颗粒晶界中新物相的面积占二颗粒晶界的总面积的比。

结果表明，剩磁温度系数均与对比例相当，甚至更好，说明本申请在不含co时可以克服无co带来的高温稳定性不好的缺陷。另外，根据实施例中“晶界三角区中c和o的质量占比”减去“二颗粒晶界中c和o的质量占比(％)”的差值相比对比例缩小，可得到杂相从晶界三角区迁移到二颗粒晶界的结论，这从机理上解释了晶界连续性的提升原因。

效果实施例2

如图1所示，为实施例1制得的钕铁硼磁体显微组织扫描照片，图1中，黑色块状结构为制备扫描电子显微镜观测样品时候，磨削抛光带来的富钕相脱落，使得图中出现黑色的空洞。其中点3为nd2fe14b主相(灰色区域)，点2为晶界相(银白色区域)，点1为二颗粒晶界中包括的rxfe100-x-y-zcuymz物相(灰白色团状物)。结果表明：晶界三角区的面积小于常规磁体。另外，图2的epma图谱表明“tb元素均匀地分布在晶界和主相壳层”。