一种稀土永磁体的制备方法

本发明属于热变形稀土永磁体制备，涉及一种稀土永磁体的制备方法，尤其涉及一种具有优异磁性能的纳米晶热变形稀土永磁体的制备方法。

背景技术：

1、稀土永磁材料是以稀土金属与过渡族金属所形成的金属间化合物为基体的永磁材料。钕铁硼永磁体(也称ndfeb永磁体)是目前磁性能最高的永磁材料。钕铁硼永磁体广泛用于社会生产、生活以及国防与航天等领域，成为支撑社会进步的重要功能材料。

2、在ndfeb永磁材料的制备方法主要有热变形法和烧结法，从而分为了两种类别的稀土永磁材料，一种是热变形稀土永磁体，另一种则是烧结稀土永磁材料。与烧结法相比，热变形法具有稀土用量低、抗腐蚀性能好、及易于实现近终成型等优点。热变形得到的永磁材料主要由nd2fe14b主相和富nd相组成。热变形磁体的磁性能，尤其是剩磁与磁能积，取决于主相晶粒沿c轴取向的程度。与烧结稀土永磁体不同的是，一般认为ndfeb合金热流变过程中发生溶解-沉淀-扩散-蠕变，促使磁体形成片状晶结构，进而获得强烈的磁各向异性。富nd相除了具备在变形过程中润湿晶粒和修饰晶粒边界的作用，还能够利用自身非铁磁性明显的减小硬磁相间的交换耦合作用，从而提高矫顽力。现有研究中，fuerst和brewer发现晶界处的非磁性zn和cu元素的隔离作用可以部分提高磁体的矫顽力(fuerst c d,brewere g.enhanced coercivity in die-upset nd-fe-b magnets with diffusion-alloyedadditives(zn,cu,and ni.)applied physics letters.1990,56:2252-2254.)。k.hono等人利用三维原子探针在微区元素表征的优势，研究了热变形磁体晶界精细结构，认为热变形磁体晶界处含有较高含量的fe，具有较强的铁磁性，并利用晶界扩散技术引入非磁性元素，降低晶界相的铁磁性，形成较强的畴壁钉扎效应，使矫顽力显著提升。

3、然而，现有的改进的热变形工艺所得到的磁体虽然具有高的矫顽力，但是剩磁降低明显，导致磁体的综合磁性能较差，未能充分发挥出纳米晶永磁材料的潜在性能。

4、因此，如何得到一种具有更加优异的综合性能的热变形稀土永磁体，已成为本领域诸多研究人员广为关注的焦点之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种稀土永磁体的制备方法，特别是一种具有优异磁性能的纳米晶热变形稀土永磁体的制备方法。本发明制备的热变形稀土永磁体，在大幅度提高纳米晶磁体矫顽力的同时，剩磁仍能维持相对较高的水平，同时制备工艺简单，可控性强，更加适合规模化工业生产。

2、本发明提供了一种稀土永磁体的制备方法，包括以下步骤：

3、1)将原料合金粉末和低熔点合金粉末混合后，得到第一混合体；

4、2)将上述步骤得到的第一混合体经过热压致密化后，得到第一前驱体；

5、3)在上述步骤得到的第一前驱体表面附着低熔点合金粉末层后，经过真空热处理后，再经过塑性变形，得到稀土永磁体；

6、或者：

7、a)将原料合金粉末和低熔点合金粉末混合后，得到第一混合体；

8、b)在上述得到的第一混合体的上下表面设置低熔点合金粉末和/或低熔点合金片后，经过热压致密化后，得到第二前驱体；

9、c)将上述步骤得到的第二前驱体经过塑性变形后，得到稀土永磁体。

10、优选的，所述原料合金粉末具有如式i所述的通式：

11、rexfe100-x-y-zmybz                     i；

12、其中，20wt％≤x≤40wt％，0≤y≤10wt％，0.7wt％≤z≤1.5wt％，且x+y+z＝100wt％；

13、re为nd、pr、la和ce中的一种或多种；

14、m为al、co、cu和ga中的一种或多种；

15、所述低熔点合金粉末具有如式ii所述的通式：

16、re’100-am’a                     ii；

17、其中，10wt％≤a≤90wt％；

18、re’为dy、tb、nd、pr、la和ce的一种或多种；

19、m’为fe、al、cu、ni、mn、sn和ga中的一种或多种。

20、优选的，所述第一混合体中，所述低熔点合金粉末所占的质量比为＞0且≤10％；

21、所述低熔点合金粉末的粒径为10nm～1μm；

22、所述低熔点合金粉末的熔点为小于650℃。

23、优选的，所述步骤b)中，设置低熔点合金粉末和/或低熔点合金片的质量占所述第一混合体的质量比为＞0且≤3％；

24、所述低熔点合金片包括低熔点合金速凝片；

25、所述第一前驱体为具有纳米晶结构的第一前驱体；

26、所述第二前驱体为具有纳米晶结构的第二前驱体。

27、优选的，所述步骤2)或b)中，所述热压致密化的温度为600～750℃；

28、所述步骤2)或b)中，所述热压致密化的压力为100～250mpa；

29、所述步骤2)或b)中，所述热压致密化的时间为0.1～10分钟。

30、优选的，所述附着的方式包括化学涂覆、磁控溅射、物理化学气相沉积和高压喷涂中的一种或多种；

31、所述低熔点合金粉末层的厚度为0.001～1cm；

32、所述真空热处理的温度为600～800℃；

33、所述真空热处理的时间为0.5～120分钟。

34、优选的，所述真空热处理的真空度大于等于1×10-2pa；

35、所述步骤3)或c)中，所述塑性变形的温度为750～900℃

36、所述步骤3)或c)中，所述塑性变形的压力为30～100mpa；

37、所述步骤3)或c)中，所述塑性变形的形变量为30％～95％。

38、优选的，所述步骤3)或c)中，所述塑性变形为在真空或保护性气氛下进行塑性变形；

39、所述真空的真空度大于等于1×10-2pa；

40、所述稀土永磁体为纳米晶热变形稀土永磁体。

41、本发明提供了上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的稀土永磁体，所述稀土永磁体由基体相re2fe14b和晶界相组成；

42、其中，所述re包括dy、tb、nd、pr、la和ce中的一种或多种；

43、所述基体相re2fe14b为片状纳米晶；

44、所述片状纳米晶的长度为100～500nm；

45、所述片状纳米晶的厚度为20～100nm。

46、优选的，所述稀土永磁体为热变形稀土永磁体；

47、所述热变形稀土永磁体为高磁性能纳米晶热变形稀土永磁材料；

48、所述稀土永磁体中存在周期层状结构，且层之间交界处晶粒为片状晶或等轴晶结构。

49、本发明提供了一种稀土永磁体的制备方法，包括以下步骤，首先将原料合金粉末和低熔点合金粉末混合后，得到第一混合体；然后将上述步骤得到的第一混合体经过热压致密化后，得到第一前驱体；最后在上述步骤得到的第一前驱体表面附着低熔点合金粉末层后，经过真空热处理后，再经过塑性变形，得到稀土永磁体。或者，首先将原料合金粉末和低熔点合金粉末混合后，得到第一混合体；然后在上述得到的第一混合体的上下表面设置低熔点合金粉末和/或低熔点合金片后，经过热压致密化后，得到第二前驱体；最后将上述步骤得到的第二前驱体经过塑性变形后，得到稀土永磁体。与现有技术相比，本发明基于研究认为，现有的热变形工艺，由于晶界扩散加入的富稀土相增多，使得磁体的nd2fe14b主相的体积分数减小，导致磁体的综合磁性能较差，未能充分发挥出纳米晶永磁材料的潜在性能。本发明创造性的通过双合金法提高矫顽力，同时利用低熔点合金在液态时良好的润湿性来减少在加压过程中磁体上下端面与模具之间的摩擦力，从而修复磁体近端面处的微观结构，达到保持较高剩磁的效果。

50、本发明提供的高磁性能纳米晶热变形稀土永磁材料的制备方法，在大幅度提高纳米晶磁体矫顽力的同时，剩磁仍能维持相对较高的水平，其次，在获得的纳米晶稀土永磁中，极大的消除了磁体中粗晶粒的异常长大，大幅度减少了无取向织构的粗晶区域，磁体微观结构得到显著优化，磁体性能得到显著提升。而且制备工艺简单，可控性强，更加适合规模化工业生产。

51、实验结果表明，本发明提供方法所制备的纳米晶热热变形稀土永磁体，在磁体厚度超过5mm的情况下，综合磁性能达到45sh，即矫顽力大于20koe，剩磁大于13kgs，最大磁能积大于45mgoe。