一种钕钇铁硼磁体的制备方法

技术领域

本发明属稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种利用放电等离子烧结技术制备的低成本、高性能双主相钕钇铁硼磁体的方法。

背景技术

稀土永磁钕铁硼是目前磁性能最高的一类永磁材料，具有“磁王”的美誉，被广泛应用于能源、交通、通讯等领域。钕铁硼磁体中含有约30wt.％的稀土元素，近年来钕铁硼磁体的生产制造消耗了大量的稀土钕资源。稀土元素钕的价格远高于稀土元素钇的价格。通过利用钇部分替代钕开发钕钇铁硼磁体可以有效降低稀土永磁材料的成本，促进稀土资源的综合平衡利用。此外，钇的原子量为88.91，远低于钕的原子量144.2。用钇代替钕可以促进稀土永磁Nd-Fe-B材料和相关装备的轻量化发展。

但是，由于四方钇

发明内容

本发明的目的在于提供一种钕钇铁硼磁体的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明目的是这样实现的：一种钕钇铁硼磁体的方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：通过鳞片铸造技术分别熔炼两种不同成分的合金片，包括合金片1和合金片2，合金片1不含钇，合金片2含有钇；

步骤(2)：将步骤(1)中制得的合金片分别通过氢爆和气流磨工艺制备成粉末颗粒，并在混粉机中将两种合金片粉末混合均匀；

步骤(3)：将步骤(2)制得的具有不同成分的粉末颗粒填充到模具中，对填充的粉末颗粒进行磁场取向，并施加压力将取向后的粉体压成毛坯；

步骤(4)：对步骤(3)制得的毛坯进行放电等离子热压烧结，制备成钕钇铁硼磁体；

步骤(5)：对步骤(4)制备的钕钇铁硼磁体进行退火处理。

优选的，所述步骤(1)中，合金片1的成分质量比为：Nd

优选的，所述步骤(2)中，合金片1和合金片2经过气流磨后的平均晶粒尺寸3μm。

优选的，所述步骤(2)中，两种合金片粉末混合的比例为1：1。

优选的，所述步骤(3)中，取向磁场为脉冲磁场，其强度为1.5-2T，施加的压力为10-15MPa，压力的方向垂直于磁场取向的方向。

优选的，所述步骤(4)中，烧结温度为750-900℃，烧结时间为10-20min，施加的压力为20-50MPa。

优选的，所述步骤(5)中，退火工艺为高温退火结合低温退火，所述高温退火温度为800-850℃，低温退火温度为460-520℃h。

优选的，所述高温退火的保温时间为3-6h，低温退火保温时间2-4h。

与现有技术相比，本发明具有如下改进及优点：1、通过放电等离子烧结技术，控制烧结温度和烧结时间，当烧结温度低，保温时间短，相邻的含钇的粉末颗粒和不含钇的粉末颗粒相互间的扩散少，能够保持各自相对独立的成分，通过烧结后相邻晶粒的磁耦合作用使其整体矫顽力明显高于现有的常规烧结技术，从而使得矫顽力更高。

2、通过烧低烧结温度和短的保温时间也保证了粉末颗粒在烧结过程中不过分长大，烧结成型后磁体的晶粒尺寸小，小的晶粒尺寸降低了磁体局部的退磁场，也促进了磁体矫顽力的提升。

附图说明

图1为本发明钕钇铁硼磁体制备的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步概述。

实施例一：

本发明所述一种钕钇铁硼磁体的制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：通过鳞片铸造技术铸造两种成分的合金片，包括合金片1和合金片2，合金1的成分为Nd

鳞片铸造技术为将配制好的两种不同成分的原材料分别在真空熔炼炉中熔炼均匀，然后将合金液浇铸到旋转的水冷铜辊表面，铸造出0.3mm厚度的合金薄片；

步骤(2)：将步骤(1)中的两种合金片氢爆、气流磨制成3μm的粉末颗粒，将两种粉末颗粒按照质量比1：1混合均匀；

通过将两种合金片放在氢爆炉中让合金薄片吸氢破碎，然后在气流磨装置通过N

步骤(3)：将步骤(2)中的混合后的粉末颗粒放在磁场中加压取向，取向磁场大小1.5T，取向过程施加的压力10MPa，磁场方向与压力方向垂直；

步骤(4)：将步骤(3)制得的毛坯进行放电等离子热压烧结，烧结温度750℃，烧结时间20min，烧结过程施加压力50MPa，制备成钕钇铁硼磁体；

步骤(5)：对步骤(4)制备的钕钇铁硼磁体进行退火处理将步骤(4)制得的磁体在800℃退火6h，然后在460℃退火4h。

对比例1：制备步骤如下：

对比例的步骤(1)、(2)、(3)和(5)与实施例相同，不同在于对比例的步骤(4)为常规的烧结技术，在烧结炉中1060℃烧结4h。

分别对实施例1和对比例1进行微观组织表征和磁性能测试分析，表1为实施例1和对比例1的晶粒尺寸和矫顽力，从表1可以看出，本发明利用放电等离子烧结技术制备的双主相钕钇铁硼磁体的晶粒尺寸更小，矫顽力更高。

表1实施例1和对比例1的晶粒尺寸和矫顽力

实施例二：

本发明所述一种钕钇铁硼磁体的制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：通过鳞片铸造技术铸造两种成分的合金片，包括合金片1和合金片2，合金片1的成分为Nd

步骤(2)：将步骤(1)中的两种合金片氢爆、气流磨制成3μm的粉末颗粒，将两种粉末颗粒按照质量比1：1混合均匀；

通过将两种合金片放在氢爆炉中让合金薄片吸氢破碎，然后在气流磨装置通过N

步骤(3)：将步骤(2)中的混合后的粉末颗粒放在磁场中加压取向，取向磁场大小2T，取向过程施加的压力15MPa，磁场方向与压力方向垂直；

步骤(4)：将步骤(3)制得的毛坯进行放电等离子热压烧结，烧结温度900℃，烧结时间10min，烧结过程施加压力20MPa，制备成钕钇铁硼磁体；

步骤(5)：将步骤(4)制得的磁体在850℃退火3h，然后在520℃退火2h。

对比例2：制备步骤如下：

对比例的步骤(1)、(2)、(3)和(5)与实施例相同，不同在于对比例的步骤(4)为常规的烧结技术，在烧结炉中1060℃烧结4h。

分别对实施例2和对比例2进行微观组织表征和磁性能测试分析，表2为实施例2和对比例2的晶粒尺寸和矫顽力，从表2可以看出，本发明利用放电等离子烧结技术制备的双主相钕钇铁硼磁体的晶粒尺寸更小，矫顽力更高。

表2实施例2和对比例2的晶粒尺寸和矫顽力

实施例三：

本发明所述一种钕钇铁硼磁体的制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：通过鳞片铸造技术铸造两种成分的合金片，包括合金片1和合金片2，合金片1的成分为Nd

步骤(2)：将步骤(1)中的两种合金片氢爆、气流磨制成3μm的粉末颗粒，将两种粉末颗粒按照质量比1：1混合均匀；

通过将两种合金片放在氢爆炉中让合金薄片吸氢破碎，然后在气流磨装置通过N

步骤(3)：将步骤(2)中的混合后的粉末颗粒放在磁场中加压取向，取向磁场大小1.8T，取向过程施加的压力13MPa，磁场方向与压力方向垂直；

步骤(4)：将步骤(3)制得的毛坯进行放电等离子热压烧结，烧结温度825℃，烧结时间15min，烧结过程施加压力35MPa，制备成钕钇铁硼磁体；

步骤(5)：将步骤(4)制得的磁体在825℃退火5h，然后在490℃退火3h。

对比例3：制备步骤如下：

对比例的步骤(1)、(2)、(3)和(5)与实施例相同，不同在于对比例的步骤(4)为常规的烧结技术，在烧结炉中1060℃烧结4h。

分别对实施例3和对比例3进行微观组织表征和磁性能测试分析，表3为实施例3和对比例3的晶粒尺寸和矫顽力，从表3可以看出，本发明利用放电等离子烧结技术制备的双主相钕钇铁硼磁体的晶粒尺寸更小，矫顽力更高。

表3实施例3和对比例3的晶粒尺寸和矫顽力

上面的实施例及相应的对比例可以看出，本发明采用放电等离子烧结技术制备双主相钕钇铁硼磁体的晶粒尺寸明显低于传统的烧结工艺制备的磁体，制备后的磁体矫顽力明显高于传统工艺制备的磁体矫顽力。