一种抑制稀土铁硼基永磁材料中Laves相析出的方法与流程

本发明涉及稀土永磁材料，特别涉及一种抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法。

背景技术：

1、钕铁硼(nd-fe-b)是第三代稀土永磁材料，其拥有优异的综合硬磁性能，因而被广泛应用于工业电机、电子设备、智能机器人和医疗器械等领域。近年来，我国在高丰度稀土永磁领域取得了一系列突破，目前含部分ce、la的高性价比nd-fe-b磁体(被称为“铈磁体”)已经实现了工业化。但是，由于ce2fe14b、la2fe14b和y2fe14b的内禀磁性能较低，大量替代会造成严重的磁稀释作用，这也是长久以来制约廉价稀土元素在永磁材料中大量应用的瓶颈问题。

2、另一方面，钕铁硼和永磁铁氧体分别占据了高端和低端永磁市场，其中铁氧体产品的最大磁能积一般小于～38kj/m3，而烧结钕铁硼一般高于～200kj/m3，两者之间存在很大的性能空白。开发基于廉价稀土的稀土-铁-硼永磁材料有希望能填补现有铁氧体和钕铁硼之间的性能空白，同时能满足中低端领域对永磁材料的市场需求。例如，ce2fe14b具有比传统钡铁氧体和锶铁氧体更为优异的内禀磁性能，然而，目前ce-fe-b基永磁合金的外禀磁性能转化率(内禀矫顽力hc/各向异性场ha)仅为15-25％，低于nd-fe-b基永磁合金的25-30％。造成这种内外禀性能转换率差异的原因之一是由于ce-fe-b三元相图和nd-fe-b存在很大不同，在富稀土成分的ce-fe-b合金体系中会析出ab2型六方结构的金属间化合物laves相，其化学式为refe2。此外，在三元y-fe-b、ho-fe-b、gd-fe-b合金体系中，除re2fe14b主相以外，也会不同程度地析出refe2 laves相。refe2 laves相在室温时通常为顺磁性，因而，laves相的析出会导致磁稀释作用，降低磁体剩磁。并且，laves相的析出会消耗富余的稀土元素，导致富稀土晶界相含量的减少，在一定程度上也会对磁体矫顽力造成影响。此外，laves相的析出通常还会导致磁体机械加工困难等问题。

3、因此，refe2 laves相的析出严重制约了廉价稀土基稀土-铁-硼永磁材料的发展，亟需对其体系中的laves相进行抑制调控。中国专利cn116759179a公布了一种抑制烧结(nd,ce)-fe-b磁体中cefe2 laves软磁相的方法，其采用部分la替代ce有效降低了磁体中laves相的含量。但是，la2fe14b内禀磁性能较低，引入la元素将进一步降低磁体性能。此外，la易氧化从而导致磁体内氧含量上升，影响磁体机械性能。

技术实现思路

1、本发明解决了相关技术中的问题，提出一种抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，在稀土-铁-硼三元体系中引入sn元素，改变合金体系的相图结构，利用sn元素与re元素的强结合力，在合金相图中构建比refe2 laves相具有更低形成能的re-sn二元中间相，达到抑制refe2 laves相的动力学条件；其次，通过改变晶化热处理条件实现对非晶合金非平衡态凝固的控制，从热力学上调控re-sn相和refe2 laves相的析出行为，达到促进re-sn相析出，从而抑制laves相的目的。

2、为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，步骤如下：

3、s1、通过感应熔炼制备稀土铁硼铸锭，在真空条件下对稀土铁硼铸锭进行均匀化热处理，其中，稀土铁硼铸锭名义化学成分为re2+xfe14bsny，x和y满足以下关系：0<x≤1，0<y≤0.25；

4、s2、充入保护气体，通过熔体快淬制备得到非晶合金条；

5、s3、将步骤s2的非晶合金条带在真空条件下进行晶化热处理，随即浸入淬冷介质中快速冷却得到纳米晶的稀土铁硼永磁材料。

6、作为优选方案，re是稀土元素ce、y、gd、ho中的一种。

7、作为优选方案，re为稀土元素ce。

8、作为优选方案，步骤s1中，均匀化热处理的温度为1150-1250℃，时间为60-180min，真空度为9.9×10-3-1.0×10-3pa。

9、作为优选方案，步骤s2中，充入的保护气体为氦气。

10、作为优选方案，步骤s2中，所述熔体快淬在高真空单辊旋淬设备中进行，单辊表面材质为cu，单辊线速度为50-70m/s。

11、作为优选方案，步骤s3中，晶化热处理温度为500-600℃，时间为10-30min，真空度为9.9×10-3-1.0×10-3pa。

12、作为优选方案，步骤s3中，淬冷介质为水。

13、作为优选方案，淬冷介质为0℃的冰水。

14、作为优选方案，纳米晶的稀土铁硼永磁材料由平均晶粒尺寸为10-50nm的纳米晶构成，并且主相晶粒为等轴晶。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、(1)在稀土-铁-硼三元体系中引入sn元素，改变合金体系的相图结构，利用sn元素与re元素的强结合力，在合金相图中构建比refe2 laves相具有更低形成能的re-sn二元中间相，达到抑制refe2laves相的动力学条件；进一步可通过成分调整实现对合金材料相结构、微观组织和磁性能的精准调控；

17、(2)通过改变晶化热处理条件实现对非晶合金非平衡态凝固的控制，从热力学上调控re-sn相和refe2 laves相的析出行为，达到促进re-sn相析出，从而抑制laves相的目的；

18、(3)本发明具有普适性，其技术原理在于，sn元素与re元素结合能力强，容易形成re-sn二元中间相，从而消耗体系内多余稀土元素，抑制refe2 laves相的析出，因此，本发明也适用于其他单稀土组分或多稀土组分的稀土-铁-硼永磁材料中laves相的抑制。

19、因此，本发明提供的一种抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，通过成分调整、工艺参数优化可实现发明效果，本发明生产工艺简单、生产效率高，易推广应用于行业生产中。

技术特征：

1.一种抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：re是稀土元素ce、y、gd、ho中的一种。

3.根据权利要求2所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：re为稀土元素ce。

4.根据权利要求1所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：步骤s1中，均匀化热处理的温度为1150-1250℃，时间为60-180min，真空度为9.9×10-3-1.0×10-3pa。

5.根据权利要求1所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：步骤s2中，充入的保护气体为氦气。

6.根据权利要求1所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：步骤s2中，所述熔体快淬在高真空单辊旋淬设备中进行，单辊表面材质为cu，单辊线速度为50-70m/s。

7.根据权利要求1所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：步骤s3中，晶化热处理温度为500-600℃，时间为10-30min，真空度为9.9×10-3-1.0×10-3pa。

8.根据权利要求1所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：步骤s3中，淬冷介质为水。

9.根据权利要求8所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：淬冷介质为0℃的冰水。

10.根据权利要求1所述的抑制稀土铁硼基永磁材料中laves相析出的方法，其特征在于：纳米晶的稀土铁硼永磁材料由平均晶粒尺寸为10-50nm的纳米晶构成，并且主相晶粒为等轴晶。

技术总结
本发明涉及稀土永磁材料技术领域，特别涉及一种抑制稀土铁硼基永磁材料中Laves相析出的方法，步骤如下：通过感应熔炼制备稀土铁硼铸锭，在真空条件下对稀土铁硼铸锭进行均匀化热处理，其中，稀土铁硼铸锭名义化学成分为RE<subgt;2+x</subgt;Fe<subgt;14</subgt;B<subgt;1</subgt;Sn<subgt;y</subgt;，x和y满足以下关系：0<x≤1，0<y≤0.25；充入保护气体，通过熔体快淬制备得到非晶合金条；将非晶合金条带在真空条件下进行晶化热处理，随即浸入淬冷介质中快速冷却得到纳米晶的稀土铁硼永磁材料。本发明在稀土‑铁‑硼三元体系中引入Sn元素，改变合金体系的相图结构，利用Sn元素与RE元素的强结合力，在合金相图中构建比REFe<subgt;2</subgt;Laves相具有更低形成能的RE‑Sn二元中间相，达到抑制REFe<subgt;2</subgt;Laves相的动力学条件。

技术研发人员：周庆,何潇,卢其云,廖雪峰,唐永利,胡贤君
受保护的技术使用者：广东晟源永磁材料有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8