[发明专利]一种高强度R-T-B稀土永磁体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度R‑T‑B稀土永磁体及其制备方法。所述磁体包含0.3wt.％～1.5wt.％的Zr，通过熔甩法制备SC片，然后对其进行高温热处理使SC片中Zr元素以纤维状Zr化物的形式在富R相中析出，结合氢破、气流磨制粉和混粉能够使纤维状的Zr化物与磁粉均匀混合；经成型的压坯在烧结过程中纤维状的Zr化物逐渐生长为棒状，并存在于烧结体晶界富R相中。通过调整磁体Zr含量、烧结温度、烧结时间等工艺参数能够有效的调控Zr化物的形貌、尺寸和分布，实现通过强化晶界富R相的方式提高磁体的力学性能，且磁体的磁性能不会降低。

技术领域

本发明涉及一种高强度R-T-B稀土永磁体，属于稀土磁体领域。

背景技术

R-T-B系稀土永磁体作为一种功能材料，一直以来的研究主要集中在如何进一步提升其磁性能。近些年来随着R-T-B磁体应用领域逐渐扩大，尤其是随着高速马达的发展以及在电动汽车领域的应用，对其力学性能的要求越来越高。

R-T-B稀土永磁体是一种脆性材料，在受力时容易发生脆断，这严重的制约了材料的使用环境。造成R-T-B稀土永磁体力学性能较差的原因主要有以下几个方面：首先磁体的主相是一种结构复杂的金属间化物，无法发生滑移或孪生变形，因此受力时容易发生脆断；其次晶界富R相的强度较低，抵抗裂纹传播能力差，因此裂纹很容易沿着晶界富R相传播；最后是R-T-B磁体存在显微结构不均匀的特点，主相晶粒尺寸的不均匀以及晶界富R相分布的不均匀容易导致应力集中。

通过细化主相晶粒能够在一定程度上改善磁体的力学性能。但在细化主相晶粒的同时会影响磁体的磁性能，因此在实际生产中的操作难度较大。此外相关的研究表明磁体的断裂类型主要为沿晶断裂，即脆弱的晶界富R相是磁体力学性能较差的主要原因。通过细化主相晶粒尺寸并不能改变晶界富R相强度低的本质，因此现阶段通过提高晶界富R相的强度才是提高磁体力学性能的关键。

第二相强化是改善材料力学性能的常用方法，目前已被成熟应用到各个材料体系，因此有望通过引入第二相强化晶界富R相的方法制备高强度的R-T-B稀土永磁体。

发明内容

针对R-T-B磁体力学性能的不足，本发明提供了一种高强度的R-T-B稀土永磁体。在原材料配比阶段添加一定含量的Zr，并合理调控Zr与B和T含量的配比，按照SC片制备、SC片高温热处理、氢破、气流磨、气流磨粉末粒度优化、取向成型、等静压、真空烧结和时效的标准工序进行磁体制备。熔炼过程中通过采用1480～1510℃较高的熔炼温度，在1440～1460℃保温浇铸，制备SC片。随后进行将SC片置于900～1030℃氩气环境中保温30min～4h的SC片高温热处理工序，氩气压力为30～50kPa。通过高温热处理会使SC片中Zr元素以纤维状Zr化物的形式在富R相中析出，结合氢破、气流磨制粉和混粉能够使纤维状的Zr化物与磁粉均匀混合。此外通过对SC片的高温热处理诱导Zr化物在SC片中析出能够避免烧结过程中Zr化物在主相晶粒内部析出。随后压坯烧结时纤维状的Zr化物逐渐生长为棒状，并存在于晶界富R相中。通过调整磁体Zr含量以及烧结温度、时间等工艺参数能够有效的调控Zr化物的形貌、尺寸和分布，实现通过强化晶界富R相的方式提高磁体的力学性能。此外在气流磨过程中采用粉末分级装置对粉末粒度进一步筛分，通过优化粉末粒度分布的方法改善磁体的显微结构均匀性，进一步提高磁体的力学性能，优选以粒度SMD处于3.0～6.0μm的粉末颗粒占比95％以上。与传统双合金方法添加第二相颗粒相比本发明采用第二相析出的方法能够获得更加细小的第二相颗粒，通过调整磁体Zr含量、烧结工艺参数可以调节Zr化物的形貌、尺寸和分布，同时避免传统双合金法易引入杂质的缺点。

本发明采用的技术方案如下：

一种高强度R-T-B稀土永磁体，其特征在于磁体成分包括：