【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于稀土永磁材料制备，尤其涉及一种通过晶界扩散制备得到的烧结r-fe-b永磁体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、提高能源利用效率是有效解决能源问题的关键途径。据统计在工业部门，电机对电能的消耗一直占据着较高比例。因此，提高电机的效率对节约电力资源具有重要意义。与传统电机相比，永磁电机有着较高的电机效率。永磁电机已广泛应用于电动汽车、电梯等许多工业领域。烧结钕铁硼永磁电机具有高效率、低噪音和尺寸小等优点成为制造高效永磁电机的首选材料。但是电机运行过程中nd-fe-b磁体会受到涡流引起的高温，导致磁体的性能随温度的升高而降低，最终造成电机效率降低，能耗增加。提升钕铁硼磁体内禀矫顽力可提升磁体的耐高温特性，提高电机的功率密度和转矩密度，保证电机效率不衰减。
2、提升钕铁硼磁体内禀矫顽力的方式有多种，其中晶粒细化和重稀土晶界扩散技术是目前最有效且最易实现的方法。以晶粒细化后的磁体做基材进行进一步的扩散处理可显著提高磁体的矫顽力。然而晶粒的细化造成单位体积内晶粒增多导致重稀土元素渗透阻碍增加。为得到更好的扩散效果，保证磁体表层和中心有着相同的重稀土元素，需要更长的扩散时间来实现扩散源元素向磁体内部扩散。在扩散过程高温下，磁体主相晶粒边界层原子处于高能态，与晶界相中热激活态的高浓度稀土等元素长时间接触，主相晶粒会自发的、不可避免的长大。尤其先与重稀土扩散源接触的磁体表层晶粒的异常长大会减小扩散通道，阻碍了扩散源向磁体更深处扩散，使芯部主相晶粒较少接触扩散源元素，仍保持原晶粒大小和性能，造成磁体表层和芯部主相晶粒尺寸差
技术实现思路
1、为解决以上不足，本专利技术的技术方案如下：
2、一种烧结r-fe-b永磁体，所述烧结r-fe-b永磁体的表层的主相晶粒记为表层晶粒，表层晶粒的尺寸为d1，沿所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向上的芯部的主相晶粒记为芯部晶粒，芯部晶粒的尺寸为dn，且0＜d1-dn≤0.34，例如为0.3、0.2、0.1；其中，n为大于1的整数，例如为2、3、4、5…。
3、本专利技术中，所述烧结r-fe-b永磁体的表层是指在所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向上，距离永磁体外表面的深度0-0.3mm的区域，表层晶粒的尺寸d1是指表层中主相晶粒的平均尺寸；所述烧结r-fe-b永磁体的芯部是指在所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向上，由距离永磁体外表面0.3mm处至永磁体几何体中心点的区域，芯部晶粒的尺寸dn是指芯部中主相晶粒的平均尺寸；表层和芯部对应的区域如图2所示。本专利技术中，所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向是指厚度方向，主相晶粒的平均尺寸是指对应区域中多个（至少6个以上）主相晶粒的尺寸的均值。
4、根据本专利技术的实优选方案，所述芯部中，靠近永磁体表层的芯部晶粒的平均尺寸更大，靠近永磁体几何体中心点的芯部晶粒的平均尺寸更小。
5、根据本专利技术的实施方案，所述芯部还可以沿所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向分为多个部分；例如均分为第一芯部、第二芯部和第三芯部，所述第一芯部、第二芯部和第三芯部的厚度相同，所述第一芯部靠近永磁体表层，所述第三芯部靠近永磁体几何体中心点。优选地，第一芯部中的第一芯部晶粒的平均尺寸即为d2，第二芯部中的第二芯部晶粒的平均尺寸即为d3，第三芯部中的第三芯部晶粒的平均尺寸即为d4。优选地，d4≤d3≤d2。进一步地，0＜d1-d2≤0.34，且0＜d1-d3≤0.34，且0＜d1-d4≤0.34。
6、根据本专利技术的实施方案，所述烧结r-fe-b永磁体的厚度不做具体的限定，可选用本领域已知的厚度，如3.0mm、3.1mm。
7、根据本专利技术示例性的方案，所述烧结r-fe-b永磁体的厚度为3mm，沿所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向，所述芯部依次包括：第一芯部、第二芯部和第三芯部。优选地，所述第一芯部是指由距离永磁体表面0.3mm处至距离永磁体表面0.7mm的区域，该区域对应的第一芯部晶粒的平均尺寸即为d2；所述第二芯部是指由距离永磁体表面0.7mm处至距离永磁体表面1.1mm的区域，该区域对应的第二芯部晶粒的平均尺寸即为d3；所述第三芯部是指由距离永磁体表面1.1mm处至距离永磁体表面1.5mm的区域，该区域对应的第三芯部晶粒的平均尺寸即为d4。进一步地，d1-d2≤0.34，且d1-d3≤0.34，且d1-d4≤0.34。
8、根据本专利技术的实施方案，所述烧结r-fe-b永磁体包括主相和晶界相，其中，所述晶界相中包括zr-b相，所述zr-b相呈针状结构，如图1所示。优选地，针状的zr-b相的长度为20nm-1000nm，例如为100nm、500nm。优选地，针状的zr-b相均匀分散在所述晶界相中，改变了晶界状态。
9、根据本专利技术的实施方案，所述烧结r-fe-b永磁体的磁性能如下：
10、（1）br不小于1.41t，例如为1.419t、1.420t、1.421t；
11、（2）hcj不小于1900ka/m，例如为1910ka/m、1920ka/m、1930ka/m、1940ka/m、1950ka/m、1960ka/m、1970ka/m、1980ka/m、1990ka/m。
12、根据本专利技术的实施方案，所述烧结r-fe-b永磁体的原料中含有zr元素和b元素。优选地，原料中的zr元素和b元素的质量含量分别记为[zr]和[b]，且满足0.13≤[zr]/[b]≤0.55，且原料中的zr元素的质量含量不小于0.15wt%，从而保证晶界相中可形成针状的zr-b相，实现对晶界相的改变。
13、根据本专利技术的实施方案，所述烧结r-fe-b永磁体的原料包括：
14、r选自sm、la、ce、y、nd、pr、ho、gd、dy、tb中的至少一种或多种，re的质量含量为不小于28wt%且不大于35wt%；
15、m1选自co、ga、cu、al、nb、zr、ti中的至少一种或多种，m1的质量含量为不小于0.5wt%且不大于5wt%；
16、b的含量为不小于0.95wt%且不大于1.3wt%；
17、zr的含量为不小于0.15wt%，优选为不小于0.15wt%且不大于0.5wt%，例如为0.45wt%；
18、其余为fe和不可避免的杂质元素。
19、本专利技术还提供上述烧结r-fe-b永磁体的制备方法，所述制备方法包括：
20、（1）将原料按相应质量比配料，制备得到钕铁硼合金速凝薄片，后经过粉碎得到目标粒度的磁粉；
21、（2）将得到的磁粉经压制成型、冷等静压压制后得到生坯；
22、（3）将所述生坯经烧结处理和时效处理后得到烧结钕铁硼基体；
23、（4）再将烧结钕铁硼基体进行高温扩散处理后得到所述烧结r-fe-b永磁体。
24、根据本专利技术的实施方案，步骤（1）中，所述原料是指上文所述的烧结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种烧结R-Fe-B永磁体，其特征在于，所述烧结R-Fe-B永磁体的表层的主相晶粒记为表层晶粒，表层晶粒的尺寸为D1，沿所述烧结R-Fe-B永磁体的易磁化方向上的芯部的主相晶粒记为芯部晶粒，芯部晶粒的尺寸为Dn，且0＜D1-Dn≤0.34；其中，n为大于1的整数；所述烧结R-Fe-B永磁体的易磁化方向是指厚度方向。
2.根据权利要求1所述的烧结R-Fe-B永磁体，其特征在于，所述烧结R-Fe-B永磁体包括主相和晶界相，其中，所述晶界相中包括Zr-B相，所述Zr-B相呈针状结构。
3.根据权利要求1所述的烧结R-Fe-B永磁体，其特征在于，所述烧结R-Fe-B永磁体的磁性能如下：
4.根据权利要求1所述的烧结R-Fe-B永磁体，其特征在于，所述烧结R-Fe-B永磁体的原料中含有Zr元素和B元素；原料中的Zr元素和B元素的质量含量分别记为[Zr]和[B]，且满足0.13≤[Zr]/[B]≤0.55，且原料中的Zr元素的质量含量不小于0.15wt%。
5.权利要求1-4任一项所述的烧结R-Fe-B永磁体的制备方法，其特征在于，所述制备
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述粉碎的步骤具体包括：将所述钕铁硼合金速凝薄片经氢爆后得到粗粉碎粉末，再经高能球磨处理工艺或采用气流磨工艺气流磨粉碎后得到磁粉；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述压制成型包括：将所述磁粉在磁场中取向压制成型；
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，高温扩散处理具体包括：所述烧结钕铁硼基体的表面涂覆重稀土元素，使重稀土元素均匀分布在所述烧结钕铁硼基体的表面；在真空氛围中进行两级热处理扩散，其中，一级热处理的温度范围为790℃930℃，二级热处理的温度范围为440℃530℃，真空度为102104Pa。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述重稀土元素由扩散源提供；
10.权利要求1-4任一项所述的烧结R-Fe-B永磁体在电机中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种烧结r-fe-b永磁体，其特征在于，所述烧结r-fe-b永磁体的表层的主相晶粒记为表层晶粒，表层晶粒的尺寸为d1，沿所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向上的芯部的主相晶粒记为芯部晶粒，芯部晶粒的尺寸为dn，且0＜d1-dn≤0.34；其中，n为大于1的整数；所述烧结r-fe-b永磁体的易磁化方向是指厚度方向。
2.根据权利要求1所述的烧结r-fe-b永磁体，其特征在于，所述烧结r-fe-b永磁体包括主相和晶界相，其中，所述晶界相中包括zr-b相，所述zr-b相呈针状结构。
3.根据权利要求1所述的烧结r-fe-b永磁体，其特征在于，所述烧结r-fe-b永磁体的磁性能如下：
4.根据权利要求1所述的烧结r-fe-b永磁体，其特征在于，所述烧结r-fe-b永磁体的原料中含有zr元素和b元素；原料中的zr元素和b元素的质量含量分别记为[zr]和[b]，且满足0.13≤[zr]/[b]≤0.55，且原料中的zr元素的质量含量不小于0.15wt%。
5.权...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，胡信德，樊庆彬，刘勇，王壮壮，何英智，
申请(专利权)人：南通正海磁材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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