一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片制造技术

本发明专利技术公开了一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片。所述合金铸片具有贴辊面和自由面，合金铸片内具有R2Fe14B型主相晶粒；合金铸片包括R2Fe14B型主相、内嵌于晶粒内的晶粒内部富稀土相、以及分布于晶粒边界的晶粒边界富稀土相；其中，晶粒内部富稀土相的间隔为0.5～3.5μm。相比于传统的合金铸片，本发明专利技术提供的合金铸片中，富稀土相分布受温度梯度影响较小，分布更加均匀，贴辊面侧和自由面侧差异更小，经化学破碎和机械破碎后所得粉体粒径更加均匀，富稀土相附着率更高，有利于抑制合金铸片成分的宏观偏析，提高最终磁体产品的矫顽力。

An alloy casting for preparing fine grain rare earth sintered magnet

The invention discloses an alloy casting piece for preparing fine grain rare earth sintered magnet. The alloy cast has the surface of the roller and the free surface, and the alloy cast has R2Fe14B type main phase grain, and the alloy cast sheet includes the main phase of R2Fe14B type, the rich rare earth phase inside the grain inside grain, and the grain boundary rich rare earth phase in the grain boundary, and the interval of the rich rare earth phase inside the grain is 0.5 ~ 3.5 mu m. Compared with the traditional alloy casting, the distribution of the rich rare earth phase is less influenced by the temperature gradient, the distribution is more uniform, the difference between the surface side of the roller and the side of the free surface is smaller. The particle size of the powder is even more uniform after the chemical crushing and Mechanical crushing, and the adhesion rate of the rich rare earth phase is higher, which is beneficial to the inhibition of the alloy. The macro segregation of the casting piece improves the coercive force of the final magnet product.

【技术实现步骤摘要】
一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片
本专利技术涉及稀土磁体制备领域，具体涉及一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片。
技术介绍
工业自动化的普及趋势和以电动汽车为代表的清洁能源类需求的扩大为稀土永磁体提供了新的市场机遇，但也同时提高了对磁体性能的要求。例如，电动汽车用Nd-Fe-B磁体通常需要包含至少5～6％质量比的Dy等重稀土元素以提高磁体的耐高温性能。然而，由于对Dy等重稀土元素的风险管控以及对磁体更高性能的不断追求，在提高或保持现有性能指标的同时，削减重稀土用量已成为Nd-Fe-B磁体技术面临的重要课题。最近Nd-Fe-B磁体技术发展的趋势表明：削减重稀土用量并进一步提高磁体矫顽力，以改善其热稳定性主要有两种工艺路线：①重稀土(如Dy，Tb等)元素晶界扩散技术(GBD)；②磁体晶粒细化技术。晶界扩散技术(GBD)已经使得磁体在保持现有性能不变或略有提高的前提下，降低约2～3％质量比的重稀土含量。研究预期，通过在磁体现有晶粒平均粒径约为6～10μm基础上，进一步细化至平均粒径不大于3μm，即可显著提高矫顽力。在现有量产工艺基础上，即可进一步降低1～2％质量比的重稀土元素用量，有望最终获得低重稀土甚至无重稀土元素且满足电动汽车用性能需求的稀土永磁体。因此，晶粒细化技术对于以Nd-Fe-B为代表的各类稀土永磁体具有重要的实际应用价值。作为现代Nd-Fe-B磁体工业生产的首道工序，合金铸片的制备对磁体整个制造工艺水平具有奠基作用，合金铸片的质量对最终磁体的性能具有关键影响。已有文献报道速凝条片富钕相间隔细小均匀，对于目前量产磁体制造工艺均具有积极意义。然而，所制备条片显微组织结构本质上均为以冷却辊表面质点为异质形核中心，并沿温度梯度方向放射状生长的柱状晶体，改善均以减小柱状晶粒内沿温度梯度方向分布的富稀土相间隔为主要目的。自由面侧片状晶富稀土相间隔通常大于贴辊面侧，总体间隔偏差大于3μm，不利于制备粉体的一致均匀性。同时，此类合金铸片富稀土相间隔偏大，不利于晶粒细化，制备粒径约为3～5μm的粉体时富稀土相损失较大。随晶粒细化的需求，气流磨粉体颗粒尺寸进一步减小，稀土有效利用率将进一步降低，不利于提高最终磁体矫顽力。同时，沿温度梯度方向的生长模式，容易导致该方向上合金成分的宏观偏析，从而可能增大最终磁体中局部区域微观磁晶各向异性的不均匀而降低磁体矫顽力。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术旨在提供一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片。本专利技术所制备的合金铸片富稀土相间隔较小，可提高制备粉体的均匀性、磁体矫顽力以及稀土利用率。本专利技术提供了一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片，具有贴辊面和自由面，所述合金铸片内具有R2Fe14B型主相晶粒；所述合金铸片包括R2Fe14B型主相、内嵌于所述晶粒内的晶粒内部富稀土相、以及分布于所述晶粒边界的晶粒边界富稀土相。其中，所述晶粒内部富稀土相的间隔为0.5～3.5μm。本专利技术提供的合金铸片中，包括稀土元素R，添加元素T，铁Fe和硼B。其中，所述R为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Sc、Y中的一种或几种。所述T为Co、Ni、Cu、Mn、Cr、Ga、V、Ti、Al、Zr、Nb、Mo、Sn中的一种或几种。本专利技术提供的合金铸片中，B的质量占比为0.85％～1.1％。B元素占比过大，有生成Fe2B的倾向。B元素占比过小，不利于磁体方形度。本专利技术提供的合金铸片中，沿温度梯度方向截面上，所述晶粒边界具有呈不规则闭合形态分布的富稀土相。本专利技术提供的合金铸片中，由所述贴辊面至所述自由面，所述富稀土相未呈贯穿式生长状态。本专利技术提供的合金铸片中，所述晶粒内部具有一次晶轴和二次晶轴；其中，所述二次晶轴基于所述一次晶轴生长而成。所述一次晶轴短轴方向的宽度L1为1.5～3.5μm。所述二次晶轴短轴方向的宽度L2为0.5～2μm。本专利技术提供的合金铸片中，所述一次晶轴边界多呈光滑形态；所述二次晶轴间富稀土相呈短直线或断续虚线状分布。相比于传统的合金铸片，本专利技术提供的合金铸片中，富稀土相分布受温度梯度影响较小，分布更加均匀，贴辊面侧和自由面侧差异更小，经化学破碎和机械破碎后所得粉体粒径更加均匀，富稀土相附着率更高，有利于抑制合金铸片成分的宏观偏析，提高最终磁体产品的矫顽力。附图说明图1为本专利技术合金铸片的偏光显微镜照片。图2为现有专利文献中合金铸片的偏光显微镜照片。图3为晶粒的纵横比定义示意图。图4为现有专利文献合金铸片中晶粒沿温度梯度生长示意图。图5为富稀土相间隔测量示意图。图6为本专利技术实施例中制备合金铸片的方法流程示意图。图7a为本专利技术实施例中旋转冷却辊装置的结构示意图。图7b为旋转冷却辊装置中内热交换流道的内壁轴向截面图。图8为具有分层结构的Nd-Fe-B合金铸片的光学显微镜照片(600倍放大倍率)。图9为实施例1合金铸片偏光显微镜照片及晶粒的识别(800倍放大倍率)。图10为实施例1合金铸片扫描电子显微镜背散射照片。图11为比较例1合金铸片偏光显微镜模照片及晶粒的识别。图12为比较例1合金铸片扫描电子显微镜背散射照片。图13为实施例2合金铸片偏光显微镜照片(800倍放大倍率)。图14a为在图13观测区域原位观测所得扫描电子显微镜背散射照片(600倍放大倍率)。图14b为图14a中间下方局部区域的放大照片(4000倍放大倍率)。图15为实施例3合金铸片扫描电子显微镜背散射照片。图16为实施例3合金铸片偏光显微镜照片。图17为比较例2合金铸片扫描电子显微镜背散射照片(1000倍放大倍率)。图18为比较例3合金铸片扫描电子显微镜背散射照片(1000倍放大倍率)。图19为对图16进行晶粒识别的照片。图20为实施例1、实施例3、比较例1制备的合金铸片晶粒个数占比随纵横比和等效圆直径的分布柱状图。图21为实施例1、实施例3、比较例1制备的合金铸片晶粒面积随晶粒纵横比和等效圆直径的累积分布曲线图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术人在传统Nd-Fe-B合金铸片制备过程中注意到，部分合金铸片出现明显分层结构，所述分层结构如图8所示。由图8，下部为贴辊面，出现一薄层细小激冷晶。上部为自由面，富钕相沿温度梯度方向生长趋势明显，但普通光镜和电子扫描显微镜背散射方式难以分辨晶粒间界。中部区域晶粒边界清晰可见，相比于上部自由面区域，其内部富钕相更加细小，间隔更小。其中，部分晶粒内部富钕相分布痕迹与温度梯度方向不一致，甚至垂直于温度梯度方向。通过对上述现象进行反复研究，本专利技术人确认中部区域熔体凝固过程明显不同于贴辊面和自由面，而是一种介于两者之间的特殊的过渡状态。基于此种认识，本专利技术旨在促进中间层生成，同时抑制贴辊面激冷晶和自由面梯度生长层的比例，制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片，制备方法流程如图6所示。合金铸片的制备过程主要包括合金熔炼、浇注冷却步骤：(A)合金熔炼执行该步骤，需注意如下两个要点。⑴充分排除原材料吸附的杂质气体。本专利技术实施例中，采用感应熔炼炉熔炼合金。首先对合金原材料进行除锈处理，根据合金铸片的配方将原材料放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片，具有贴辊面和自由面，其特征在于，所述合金铸片内具有R2Fe14B型主相晶粒；所述合金铸片包括R2Fe14B型主相、内嵌于所述晶粒内的晶粒内部富稀土相、以及分布于所述晶粒边界的晶粒边界富稀土相；其中，所述晶粒内部富稀土相的间隔为0.5～3.5μm。

【技术特征摘要】
1.一种制备细晶粒稀土类烧结磁体用合金铸片，具有贴辊面和自由面，其特征在于，所述合金铸片内具有R2Fe14B型主相晶粒；所述合金铸片包括R2Fe14B型主相、内嵌于所述晶粒内的晶粒内部富稀土相、以及分布于所述晶粒边界的晶粒边界富稀土相；其中，所述晶粒内部富稀土相的间隔为0.5～3.5μm。2.根据权利要求1所述的合金铸片，其特征在于，所述合金铸片中包括稀土元素R，添加元素T，铁Fe和硼B；其中，所述R为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Sc、Y中的一种或几种；所述T为Co、Ni、Cu、Mn、Cr、Ga、V、Ti、Al、Zr、Nb、Mo、Sn中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的合金铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟，王谚，王进东，杜飞，钮萼，王湛，饶晓雷，胡伯平，
申请(专利权)人：北京中科三环高技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11