一种含钇的稀土永磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种含钇的稀土永磁材料，其组成为：(R(1‑x)Yx)yFe100‑y‑w‑z‑vMwBzTMv，其中，0＜x＜1，13≤y≤16，5≤z≤6，0＜w≤5，0＜v≤2；R包括Pr、Nd、Dy和Tb中的任意一种或两种以上的元素；M包括Co、Al、Cu、Nb和Zr中的任意一种或两种以上的元素；TM包括Ga、Si、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的元素。本发明专利技术的稀土永磁材料，具有较高的矫顽力和优异的温度稳定性。通过将Y元素富集在晶粒的核心处，降低晶粒外延区域的Y浓度，可以形成表层各向异性场高于内部的结构。同时能够在降低原料成本的同时，促进稀土资源的平衡利用。

【技术实现步骤摘要】
一种含钇的稀土永磁材料及其制备方法
本专利技术属于稀土永磁材料制备领域，尤其涉及一种含钇稀土永磁材料及其制备方法。
技术介绍
2:14:1系钕铁硼稀土永磁材料具有优异的磁性能，而广泛应用于电子信息、汽车工业、医疗设备、能源交通等众多领域。为了满足在电动汽车、电机等高温使用环境的实际需求，必须提高磁体的室温矫顽力，改善耐温特性。目前，为了改善磁体室温矫顽力，普遍采用添加重稀土Dy、Tb等元素提升磁体的磁晶各向异性场，但重稀土资源的成本较高，并且存在与铁之间的反铁磁作用导致磁体剩磁降低的缺点，因此，减少重稀土元素在磁体中的使用成为重要的发展趋势。此外，除了提高磁体的室温矫顽力外，磁体磁晶各向异性场随温度的变化趋势对磁体的温度稳定性也十分重要。稀土元素Y由于没有4f电子，因此其形成2:14:1相的磁晶各向异性主要由Fe的亚晶格贡献，在特定温区内其各向异性场具有不同于其他稀土化合物的温度特性。在钕铁硼永磁材料中通过Y替代Nd可有效改善磁体的温度稳定特性。例如，在CN105989982A中，公开了一种Y-Fe-B的快淬磁粉的制备方法，获得在居里温度以下具有正值的矫顽力温度系数钇铁基磁粉，即随着温度升高材料的矫顽力有所提高。又例如，CN104112556A公开了一种R-T-B系烧结磁铁，其中R含有稀土元素钇Y和R1钕，R中的R1:Y比以烧结体组成的摩尔比为80:20到35:65，从而得到在R-T-B系烧结磁铁中表现高的耐蚀性且表现良好的磁特性的R-T-B系烧结磁铁。由于稀土Y形成的2:14:1相具有相对较低的磁晶各向异性场(Ha＝26kOe)，长期以来在烧结稀土永磁材料制备中较少使用稀土Y。因此，亟需提供一种具有较高的矫顽力和优异的温度稳定性的含钇高丰度稀土永磁体。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种含钇的稀土永磁材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种含钇的稀土永磁材料，其组成为：(R(1-x)Yx)yFe100-y-w-z-vMwBzTMv，其中，0＜x＜1，13≤y≤16，5≤z≤6，0＜w≤5，0＜v≤2；R包括Pr、Nd、Dy和Tb中的任意一种或两种以上的元素；M包括Co、Al、Cu、Nb和Zr中的任意一种或两种以上的元素；TM包括Ga、Si、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的元素。本专利技术实施例还提供一种含钇的稀土永磁材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照(R(1-x)Yx)yFe100-y-w-z-vMwBzTMv的配比配置原料，在惰性气体保护下将所述原料熔化后浇铸到旋转的辊轮上，制得速凝合金片，之后将所述速凝合金片进行氢破碎和气流磨，制得磁粉；(2)将制得的磁粉在磁场下取向成型，得到成型坯，之后制成生坯；(3)将制成的生坯进行烧结，获得含钇的稀土永磁材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：(1)本专利技术的含钇的高丰度稀土永磁材料，具有较高的矫顽力和优异的温度稳定性。通过将Y元素富集在晶粒的核心处，降低晶粒外延区域的Y浓度，可以形成表层各向异性场高于内部的结构，增强磁体的抗退磁能力。同时，利用晶界富铁相的形成，实现对晶界分布的优化，有效改善Y元素生长迁移造成的晶界不连续情况。(2)Y元素取代其他稀土可在主相晶粒内形成核壳分布的结构，可以补偿Y2Fe14B内禀性能较低对矫顽力的恶化；(3)Y是稀土元素中丰度第二高的元素，价格显著低于Pr、Nd、Dy、Tb等稀土元素，能够在降低原料成本的同时，促进稀土资源的平衡利用。(4)由于Y2Fe14B的居里温度为Tc＝565K，且其磁晶各向异性场的温度稳定性较好，因此通过Y的加入可以提高磁体的温度稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中含钇的稀土永磁材料的背散射扫描电子显微镜图片；图2是本专利技术实施例2中含钇的稀土永磁材料的背散射扫描电子显微镜图片。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。经研究发现，通过在合理成分区间内利用Y取代Nd，并结合相关制备工艺的控制，能够实现磁体组织结构的优化，获得具有较高磁性能的含钇稀土永磁材料。与此同时，稀土Y的储量仅次于La、Ce，利用高丰度的稀土Y生产稀土永磁材料，能够有效降低磁体的原料成本，促进稀土资源的平衡利用。本专利技术实施例提供的一种含钇的稀土永磁材料，其组成为：(R(1-x)Yx)yFe100-y-w-z-vMwBzTMv，其中，0＜x＜1，13≤y≤16，5≤z≤6，0＜w≤5，0＜v≤2；R包括Pr、Nd、Dy和Tb中的任意一种或两种以上的元素；M包括Co、Al、Cu、Nb和Zr中的任意一种或两种以上的元素；TM包括Ga、Si、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的元素。在一些实施方案中，0.1≤x≤0.4。其中，Y含量低于稀土总量的10％时，其对磁体矫顽力温度稳定性的优化不显著，Y含量高于稀土总量的40％时，磁体具有较低的室温矫顽力，不具有一定的使用价值。在一些实施方案中，0.2≤v≤0.8，5.2≤z≤5.8，且满足关系式2.5≤y/z≤3.1，4≤(y-12)/v≤16。其中，过低的稀土量不利于形成有效的富稀土相结构；B含量较高时，不利于速凝合金中形成细小均匀的柱状晶结构，且会造成最终磁体中富B相的存在，B含量较低则易导致主相百分比的降低，造成磁体磁能积的恶化；适量的TM能有效促进富铁晶界相在三角晶界处的富集，优化薄壁晶界的成分结构。在一些实施方案中，所述含钇的稀土永磁材料的主相晶粒的平均粒径≤10μm。在一些实施方案中，所述含钇的稀土永磁材料的主相晶粒中，稀土元素呈核-壳结构分布，核部中Y的原子百分含量比含钇的稀土永磁材料组成中Y的总原子百分含量高8％以上，壳层中Y的原子百分含量比含钇的稀土永磁材料组成中Y的总原子百分含量低8％以上。在一些实施方案中，所述含钇的稀土永磁材料的晶界相包含富铁晶界相成分，富铁晶界相成分中铁的原子百分含量为60～75at％，Y的原子百分含量≤5at％，TM的原子百分含量≥2at％。其晶格与主相晶格间具有较高匹配度。在一些实施方案中，所述含钇的稀土永磁材料的晶界相均匀包裹在含钇的稀土永磁材料的主相晶粒周围，使得晶粒间具有较好的磁隔离效果。本专利技术实施例还提供一种含钇的稀土永磁材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照(R(1-x)Yx)yFe100-y-w-z-vMwBzTMv的配比配置原料，在惰性气体保护下将所述原料熔化后浇铸到旋转的辊轮上，制得速凝合金片，之后将所述速凝合金片进行氢破碎和气流磨，制得磁粉；(2)将制得的磁粉在磁场下取向成型，得到成型坯，之后制成生坯；(3)将制成的生坯进行烧结，获得含钇的稀土永磁材料。在一些实施方案中，所述速凝合金片的平均厚度为0.1～0.5mm，所述磁粉的平均粒径为2～4μm。在一些实施方案中，步骤(2)具体包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含钇的稀土永磁材料，其特征在于，其组成为：(R(1‑x)Yx)yFe100‑y‑w‑z‑vMwBzTMv，其中，0＜x＜1，13≤y≤16，5≤z≤6，0＜w≤5，0＜v≤2；R包括Pr、Nd、Dy和Tb中的任意一种或两种以上的元素；M包括Co、Al、Cu、Nb和Zr中的任意一种或两种以上的元素；TM包括Ga、Si、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的元素。

【技术特征摘要】
1.一种含钇的稀土永磁材料，其特征在于，其组成为：(R(1-x)Yx)yFe100-y-w-z-vMwBzTMv，其中，0＜x＜1，13≤y≤16，5≤z≤6，0＜w≤5，0＜v≤2；R包括Pr、Nd、Dy和Tb中的任意一种或两种以上的元素；M包括Co、Al、Cu、Nb和Zr中的任意一种或两种以上的元素；TM包括Ga、Si、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的元素。2.如权利要求1所述的含钇的稀土永磁材料，其特征在于：0.1≤x≤0.4。3.如权利要求1所述的含钇的稀土永磁材料，其特征在于：0.2≤v≤0.8，5.2≤z≤5.8，且2.5≤y/z≤3.1，4≤(y-12)/v≤16。4.如权利要求1所述的含钇的稀土永磁材料，其特征在于：所述含钇的稀土永磁材料的主相晶粒的平均粒径≤10μm。5.如权利要求1所述的含钇的稀土永磁材料，其特征在于：所述含钇的稀土永磁材料的主相晶粒中，稀土元素呈核-壳结构分布，核部中Y的原子百分含量比含钇的稀土永磁材料组成中Y的总原子百分含量高8％以上，壳层中Y的原子百分含量比含钇的稀土永磁材料组成中Y的总原子百分含量低8％以上。6.如权利要求1所述的含钇的稀土永磁材料，其特征在于：所述含钇的稀土永磁材料的晶界相包含富铁晶界相成分，富铁晶界相成分中铁的原子百分含量为60～75at％，Y的原子百分含量≤5at％，TM...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁广飞，郭帅，闫阿儒，安恩发，张书凯，王致民，朱亚清，邱光怀，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，中铝稀土常州有限公司，中铝山东依诺威强磁材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33