1.本技术涉及磁性材料领域，更具体地说，它涉及一种高性能双合金磁体及其制备方法。
背景技术：
2.近年来，为了保护环境和节约资源，发展电动汽车等新能源汽车成为趋势。新能源汽车的驱动电机和发电机等设备，均需要用到烧结钕铁硼磁体。
3.随着新能源汽车等领域的兴起，对高性能磁体的需求越来越大，但高性能磁体往往要添加大量的镝、铽来提高磁体的内禀矫顽力(hcj)，但是镝、铽等重稀土元素的储量很低且价格昂贵。
4.故需要寻求一种降低重稀土元素使用的同时保证磁体的磁性能。
技术实现要素：
5.为了降低重稀土元素使用的同时保证磁体的磁性能，本技术提供一种高性能双合金磁体及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种高性能双合金磁体，采用如下的技术方案：一种高性能双合金磁体，包括合金a和合金b，且合金a和合金b的质量比为（8-10）:1；合金a的分子式为prand
x-a
r1yfe
100-x-y-zbz
；合金b的分子式为nd
x-b
cebr2yfe
100-x-y-zbz
；其中x=30-32wt%，y=0.7-2.4wt%，z=0.4-0.6wt%，a=8-10wt%，b=4-6wt%。
7.通过采用上述技术方案，采用双合金的方式制备高性能磁体，由于液相合金在烧结过程中均匀弥散地分布在nd2fe
14
b为基的粉末a周围形成均匀的液相隔离层，这样可减少过量的液相，即增加了主合金相的体积分数，又使磁体的烧结密度和矫顽力得以提高。
8.同时通过控制合金b的成分使其液相能很好地浸润主相颗粒，合金b液相在主相颗粒周围形成连续均匀的富稀土相薄层，能够起到去磁耦合作用，从而提高磁体的矫顽力。
9.其中，合金a中含有微量pr，微量pr的掺杂能够明显提高磁体的内禀矫顽力，同时不降低js，特别是生产高性能磁体时，pr能够起到良好的效果。
10.优选的，所述r1为dy和/或tb。
11.通过采用上述技术方案，添加dy元素能够大幅度提高磁体的矫顽力，这是由于dy原子进入四方相，提高了磁体的ha。同时dy元素的添加改善了合金的显微组织，抑制晶粒长大。dy元素的添加，还能够降低合金a的磁极化强度。添加tb元素对磁体矫顽力的提高作用超过dy元素，但是tb的价格过高，只能少量添加。
12.优选的，所述r1为dy和tb，且两者的质量比为（5-6）：1。
13.通过采用上述技术方案，由于tb的价格过高，故不宜添加过多tb，采用dy和tb共同添加的方式，能够在使磁体达到高性能要求的同时避免因为磁体价格过高而影响应用。
14.优选的，所述r2为al、cu、ga、nb、ti、zn、ni、gd中的其中一种或几种的混合物。
15.通过采用上述技术方案，适量添加上述元素均能够提高磁体的磁性能。
16.其中，由于al能够改进烧结过程中液相和主相的润湿性，使晶粒表面更加平滑，且al能够细化主相晶粒，从而提高矫顽力。且al的价格低，且对磁体的磁性能作用明显。
17.cu的添加也能够提高合金b的矫顽力。一方面，cu能够清除软磁性nd2fe17相。另一方面，cu能够改善晶界相，增加液相和主相的润湿性。由于cu只存在于晶粒边界相，少量的掺cu能够提高矫顽力，且对剩磁的影响较小。
18.优选的，所述r2为al和cu，且al：cu的质量比为（2-3）:1。
19.通过采用上述技术方案，上述两种低熔点金属共同使用时，对矫顽力具有明显的提高效果，且在该范围时，这两种低熔点金属对磁体的矫顽力提升效果最佳。
20.这是因为al和cu共同添加时，al元素和cu元素能够共同作用，以改善合金b的组织均匀性，从而提高合金b的内禀矫顽力和最大磁能积。
21.第二方面，本技术提供一种高性能双合金磁体的制备方法，采用如下的技术方案：一种高性能双合金磁体的制备方法，包括如下制备步骤：s1、称取原料按比例称取合金a和合金b；s2、真空熔炼分别将合金a和合金b冶炼铸锭，对应得到铸锭a和铸锭b；s3、氢破碎将铸锭a和铸锭b分别进行氢爆，对应得到颗粒a和颗粒b；s4、制粉分别将颗粒a和颗粒b进行粉碎，并分别进行筛分，对应得到粉末a和粉末b；s5、混合调质按比例称取调质粉并与粉末b混合均匀，再加入粉末a混合均匀，得到合金粉末；s6、压制成型将合金粉末在氮气保护下磁场成型，得到压坯；s7、烧结压坯经烧结和回火处理后，冷却得到双合金磁体。
22.通过采用上述技术方案，控制烧结温度与时间，合金b液相元素几乎不进入主相，一方面使主相有较高的各向异性，另一方面又不会导致主合金的饱和磁化强度降低，从而可制造综合性能高的钕铁硼磁体。
23.合金粉末经压制成型能够提高密度，烧结能够进一步提高密度，改进粉末颗粒之间的接触性质，提高强度。烧结过程能够清除粉末颗粒表面吸附气体，将有机物蒸发和挥发，消除应力，使变形粉末颗粒回复和再结晶。
24.其次，由于粉末压结体的孔隙率大，表面积大，表面能大，同时有晶格畸变，使粉末压结体处于高能状态，为烧结致密化提供了驱动能，即界面能。在一定的温度条件下，即动力学条件允许的情况下，粉末颗粒之间发生原子扩散形成金属键或共价键，接触面扩大出现烧结颈和烧结颈长大，密度提高，晶粒长大。其结果是烧结体的密度提高，孔隙率降低，孔隙间基本不连通，烧结体强度增大。
25.优选的，s2中，将铸锭a和铸锭b在1050-1100℃下保温2-3h，然后进行均匀化退火处理。
26.通过采用上述技术方案，对铸锭进行均匀化退火处理能够使铸锭内部的化学成分充分扩散，从而提高磁体的磁性能。
27.优选的，s4中，颗粒a和颗粒b在粉碎前均加入抗氧化剂，并控制氧含量小于400ppm。
28.通过采用上述技术方案，添加抗氧化剂能够有效降低粉末中的氧含量，避免磁体中氧含量过高而导致磁性能下降。
29.优选的，s5中，调质粉为纳米无机粉末和/或金属粉末。
30.通过采用上述技术方案，调质粉的添加能够改善磁体的微观结构，从而提高磁体的磁性能。
31.其中，纳米无机粉末的添加能够提高磁体的工作温度和耐腐蚀性能，并且能够通过添加润滑剂和抗氧化剂，使混有纳米无机粉末的非磁性晶界相均匀分散在主相晶粒表面层，从而阻碍硬磁性相之间的交换耦合作用，继而改善了微观结构。
32.同时，部分无机颗粒存在于主相晶粒内部，阻碍了磁畴壁的移动，从而提高了磁体的矫顽力，进而提高了磁体的工作温度。且添加纳米无机粉末后，还能够提高磁体的耐蚀性能。
33.金属粉末的添加能够提高磁体的矫顽力，纳米无机粉末和金属粉末一起添加时能够同时提高磁体的磁性能和耐腐蚀性能。
34.优选的，纳米无机粉末为纳米氮化硅、纳米碳化硅、纳米碳化硼中的其中一种，金属粉末为dy粉、nb粉、ga粉中的其中一种或两种以上的混合物。
35.通过采用上述技术方案，液相添加纳米无机粉末提高烧结钕铁硼的工作温度和耐蚀性，并通过添加抗氧化剂，使混有纳米无机粉末的非磁性晶界相均匀分散于主相nd2fe
14
b晶粒表面层，阻碍了硬磁性相之间的交换耦合作用，改善了微观结构。
36.同时，部分纳米纳米无机颗粒存在于主相晶粒内部，能够阻碍磁畴壁的移动，从而提高磁体的矫顽力，进而提高磁体的工作温度，而且添加纳米无机粉末后，其腐蚀电位与主相相差减小，从而提高了晶界的耐蚀性能，磁体的耐蚀性能也会提高。
37.金属粉末的添加能够提高磁体的矫顽力。dy粉的作用是替代主相中的nd，改变主相的内禀特性。nb粉的作用是抑制晶粒生长，细化晶粒，隔离晶粒的耦合作用。ga粉在提高磁体矫顽力的同时还能够提高温度稳定性，ga粉的作用是改变晶界结构。复合添加上述金属粉末能够更加有效地提高磁体的磁性能。
38.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用双合金的方式制备高性能磁体，由于液相合金在烧结过程中均匀弥散地分布在nd2fe14b为基的粉末a周围形成均匀的液相隔离层，这样可减少过量的液相，即增加了主合金相的体积分数，又使磁体的烧结密度和矫顽力得以提高；2、本技术中优选采用r2为al和cu，由于al和cu共同添加时，al元素和cu元素能够共同作用，以改善合金b的组织均匀性，从而提高合金b的内禀矫顽力和最大磁能积；3、本技术的方法，控制烧结温度与时间，合金b液相元素几乎不进入主相，一方面使主相有较高的各向异性，另一方面又不会导致主合金的饱和磁化强度降低，从而可制造
综合性能高的钕铁硼磁体；4、本技术中优选采用加入调质粉，改善了磁体的微观结构，从而提高磁体的磁性能和耐蚀性能。
具体实施方式
39.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
实施例
40.一种高性能双合金磁体，包括合金a和合金b，且合金a和合金b的质量比为（8-10）:1；合金a的分子式为prand
x-a
r1yfe
100-x-y-zbz
；合金b的分子式为nd
x-b
cebr2yfe
100-x-y-zbz
；其中x=30-32wt%，y=0.7-2.4wt%，z=0.4-0.6wt%，a=8-10wt%，b=4-6wt%。
41.其中，r1为dy和/或tb，优选r1为dy和tb，且两者的质量比为（5-6）：1；r2为al、cu、ga、nb、ti、zn、ni中的其中一种或几种的混合物，优选r2为al和cu，且al：cu的质量比为（2-3）:1。
42.一种高性能双合金磁体的制备方法，包括如下制备步骤：s1、称取原料按质量比为（8-10）：1的比例称取合金a和合金b；合金a的分子式为prand
x-a
r1yfe
100-x-y-zbz
；合金b的分子式为nd
x-b
cebr2yfe
100-x-y-zbz
；其中x=30-32wt%，y=0.7-2.4wt%，z=0.4-0.6wt%，a=8-10wt%，b=4-6wt%；r1为dy和/或tb，优选r1为dy和tb，且两者的质量比为（5-6）：1；r2为al、cu、ga、nb、ti、zn、ni、gd中的其中一种或几种的混合物，优选r2为al和cu，且al：cu的质量比为（2-3）:1；s2、真空熔炼分别将合金a和合金b冶炼铸锭，然后置于1050-1100℃下保温2-3h，然后进行均匀化退火处理，对应得到铸锭a和铸锭b；s3、氢破碎将铸锭a和铸锭b分别进行氢爆，对应得到颗粒a和颗粒b；s4、制粉分别向颗粒a和颗粒b中加入抗氧化剂，控制氧含量小于400ppm，再分别进行粉碎，并分别进行筛分，对应得到粉末a和粉末b，粉末a和粉末b的粒径为3-5μm；s5、混合调质按比例称取调质粉并与粉末b混合均匀，再加入粉末a混合均匀，得到合金粉末；其中，调质粉为纳米无机粉末和/或金属粉末，纳米无机粉末为纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米碳化硼中的其中一种，金属粉末为dy粉、nb粉、ga粉中的其中一种或两种以上的混合物；s6、压制成型
将合金粉末在氮气保护下磁场成型，得到压坯；s7、烧结压坯先进行烧结，烧结包括：先升温至850-900℃，保温0.5-1h，再升温至1050-1100℃，保温1-1.5h；烧结后进行回火处理，回火处理包括：先在850-900℃下保温2-3h，然后在520-570℃下保温2-3h，冷却得到双合金磁体；上述烧结和回火处理均在真空下进行。
43.实施例1一种高性能双合金磁体的制备方法，包括如下制备步骤：s1、称取原料按质量比为8：1的比例称取合金a和合金b；合金a和合金b的分子式见表1所示；其中，r1为dy和tb，且两者的质量比为5：1，r2为al和cu，且al：cu的质量比为2:1；s2、真空熔炼分别将合金a和合金b冶炼铸锭，然后置于1050℃下保温3h，然后进行均匀化退火处理，对应得到铸锭a和铸锭b；s3、氢破碎将铸锭a和铸锭b分别进行氢爆，对应得到颗粒a和颗粒b；s4、制粉分别向颗粒a和颗粒b中加入抗氧化剂，控制氧含量小于400ppm，再分别进行粉碎，并分别进行筛分，对应得到粉末a和粉末b，粉末a和粉末b的粒径为3-5μm；s5、混合调质按粉末b与调质粉的质量比为20:1称取调质粉并混合均匀，再加入粉末a混合均匀，得到合金粉末；其中，调质粉为纳米无机粉末和金属粉末，且两者的质量比为1:2，纳米无机粉末为纳米碳化硅，金属粉末为dy粉和ga粉，dy粉和ga粉的质量比为1:1；s6、压制成型将合金粉末在氮气保护下磁场成型，得到压坯；s7、烧结压坯先进行烧结，烧结包括：先升温至850℃，保温1h，再升温至1050℃，保温1.5h；烧结后进行回火处理，回火处理包括：先在850℃下保温3h，然后在520℃下保温3h，冷却得到双合金磁体；上述烧结和回火处理均在真空下进行。
44.实施例2本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例1相同，区别在于：（1）合金a和合金b的分子式不同，具体见表1所示；（2）s1中，按质量比为9：1的比例称取合金a和合金b；实施例3本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例1相同，区别在于：
（1）合金a和合金b的分子式不同，具体见表1所示；（2）s1中，按质量比为10：1的比例称取合金a和合金b；实施例4-5实施例4-5中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于合金a分子式发生改变，合金b分子式不发生改变，具体见表1所示。
45.实施例6实施例6a本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r1仅为dy。
46.实施例6b本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r1为dy和tb，且两者的质量比为8：1。
47.实施例6c本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r1为dy和tb，且两者的质量比为3：1。
48.实施例6d本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r1仅为tb。
49.实施例7实施例7a本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r2仅为al。
50.实施例7b本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r2仅为cu。
51.实施例7c本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r2仅为ga。
52.实施例7d本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r2为al和cu，且两者的质量比为1:2。
53.实施例7e本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r2为al和cu，且两者的质量比为4:1。
54.实施例7f本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于r2为ga和al，且两者的质量比为2:1。
55.实施例8实施例8a本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于调质粉仅为纳米无机粉末，纳米无机粉末为纳米碳化硅。
56.实施例8b本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于调质粉仅为金属粉末，金属粉末为dy粉。
57.实施例8c本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于调质粉为纳米无机粉末和金属粉末，纳米无机粉末为纳米碳化硅，金属粉末仅为dy粉。
58.实施例8d本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于调质粉为纳米无机粉末和金属粉末，纳米无机粉末为纳米碳化硅，金属粉末仅为ga粉。
59.实施例8e本实施例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于不添加调质粉。
60.对比例对比例1本对比例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于合金a和合金b的质量比为6:1。
61.对比例2本对比例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于合金a和合金b的质量比为12:1。
62.对比例3本对比例中高性能双合金磁体的制备方法与实施例2相同，区别仅在于仅为合金a。
63.表1 合金a分子式合金b分子式实施例1pr8nd
22
r1
2.4
fe
67.2b0.4
nd
26
ce4r2
2.4
fe
67.2b0.4
实施例2pr9nd
22
r1
1.8
fe
66.7b0.5
nd
26
ce5r2
1.8
fe
66.7b0.5
实施例3pr
10
nd
22
r1
0.7
fe
66.7b0.6
nd
26
ce6r2
0.7
fe
66.7b0.6
实施例4pr8nd
23
r1
1.8
fe
66.7b0.5
nd
26
ce5r2
1.8
fe
66.7b0.5
实施例5pr
10
nd
21
r1
1.8
fe
66.7b0.5
nd
26
ce5r2
1.8
fe
66.7b0.5
性能检测试验剩磁：按照gb/t 3217《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》进行试验；矫顽力：按照gb/t 3217《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》进行试验。
64.表2测试项目br（kgs）hcj（koe）实施例114.712.34实施例215.112.51实施例314.312.17实施例414.612.41实施例514.812.46实施例6a14.312.07实施例6b14.712.31实施例6c15.513.08
实施例6d15.913.25实施例7a14.111.89实施例7b14.212.02实施例7c14.912.43实施例7d14.312.14实施例7e14.512.27实施例7f14.612.31实施例8a14.512.31实施例8b14.412.28实施例8c14.612.39实施例8d14.712.47实施例8e14.312.24对比例114.712.49对比例214.912.53对比例315.713.11结合实施例1-3并结合表2可以看出，本技术制得的双合金磁体具有良好的磁性能，这是由于液相合金在烧结过程中均布在nd2fe
14
b为基的粉末a周围形成均匀的液相隔离层，既减少过量的液相，又提高了双合金磁体的烧结密度和矫顽力。同时，合金b中添加ce元素，在保证双合金钕铁硼磁铁磁性能的同时还降低了生产成本。于此同时，通过控制合金b的成分，使其液相能很好地浸润主相颗粒，提高了双合金磁体的矫顽力。
65.1、pr的含量对双合金磁体的磁性能的影响结合实施例2和实施例4-5并结合表2可以看出，实施例2中双合金磁体的磁性能优于实施例4和实施例5中双合金磁体的磁性能，说明在实施例2的比例下，pr的含量为9wt%时，能够明显提高双合金磁体的磁性能，pr的含量低于或高于9wt%时，对双合金磁体的磁性能提升效果不如实施例2。
66.2、r1对双合金磁体的磁性能的影响结合实施例6a和实施例6d并结合表2可以看出，实施例6d中双合金磁体的磁性能明显优于实施例6a中双合金磁体的磁性能，说明tb元素对磁体磁性能的提升效果优于dy元素，但是由于tb元素价格过高，不宜添加过多。
67.结合实施例2和实施例6b-6c并结合表2可以看出，实施例6c、实施例2、实施例6b中双合金磁体的磁性能依次降低，且实施例6b中磁性能降低过多影响实际应用。
68.3、r2对双合金磁体的磁性能的影响结合实施例7a-7c并结合表2可以看出，实施例7c中双合金磁体的磁性能优于实施例7a和实施例7b中双合金磁体的磁性能，说明ga元素对双合金磁体的磁性能的提升效果优于al元素和cu元素。
69.结合实施例2和实施例7a-7f并结合表2可以看出，实施例2中双合金磁体的矫顽力优于实施例7a-7f，且实施例7c中双合金磁体的矫顽力优于实施例7f。
70.上述结论可以得出，al和cu这两种低熔点金属共同使用时，对矫顽力具有明显的提高效果，且在质量比为2:1时，这两种低熔点金属对磁体的矫顽力提升效果最佳。
71.原因可能在于：al和cu共同添加时，al元素和cu元素能够共同作用，以改善合金b的组织均匀性，从而提高合金b的内禀矫顽力和最大磁能积，从而提高双合金磁体的磁性能。
72.4、调质粉对双合金磁体的磁性能的影响结合实施例2和实施例8a-8d并结合表2可以看出，实施例8a-8d中双合金磁体的磁性能均优于实施例8e，说明调质粉的添加能够提高双合金磁体的磁性能。
73.其中，实施例2中双合金磁体的磁性能优于实施例8a-8d中双合金磁体的磁性能，说明纳米无机粉末和金属粉末共同添加时，对双合金磁体的提升效果最佳。
74.5、合金a和合金b的质量比对双合金磁体的磁性能的影响结合实施例2和对比例1-3并结合表2可以看出，实施例2中双合金磁体的磁性能优于对比例1和对比例2，且对比例2中双合金磁体的磁性能优于对比例1，对比例3中双合金磁体的磁性能优于实施例2。
75.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。