一种以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料

摘要

一种以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料，其特征在于，该永磁材料以R(FeT)12-yXy化合物为主相，其中R为稀土，T为过渡金属，X为硼和/或碳，y在0.05～4.0之间，其合金成分范围在：稀土：4.0～10.0at％；铁和其它过渡金属：61.0～95.0at％；碳和(或)硼：0.385～30.5at％。本发明提供的一种以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料，其较已有的1∶12型化合物有更好的磁性能。

说明书

本发明涉及稀土永磁材料，特别是以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料。

尽管Nd-Fe-B永磁体具有高饱和磁能积等良好的磁性能，其居里温度低的弱点限制了这种材料的应用范围。例如有关Nd-Fe-B的专利JP昭62-170455，JP昭62-151541，JP昭62-152108，JP昭62-149108，JP昭61-139641，JP昭62-124702，JP昭60-159152，JP昭60-204862，JP昭60-144906，JP昭60-31208，JP昭62-177149，JP昭62-174905等。

近年来，世界范围内探索新型永磁材料的进展迅速。但有关的工作主要集中在2∶17，2∶14∶1型三元化合物。其中R₂Fe₁₇N_x的应用。这方面的研究工作有待一新的突破。

纯RFe₁₂化合物通常不能形成，需添加一些其它过滤金属元素Ti、V、Cr、Mo、Si等才能形成。由于非磁性元素的添加，导致这种化合物的磁性的降低。

本发明的目的在于提供一种以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料，其较已有的1∶12型化合物有更好的磁性能。

本发明提供了一种以1∶12型化合物为主相的稀土永磁材料，其特征在于，该永磁材料以R（FeT）_12-yX_y化合物为主相，其中稀土R为Y，Ce，Pr，Nd，Pn，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中任一元素或数种元素。其它过渡金属T为Sc，Ti，V，Br，Mn，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Al，Si，Ge，Zr，Nb，Mo，Sn，Sb，Ta，W，Tl，Bi中任一元素或数种元素，X为硼和/或碳，y在0.05在0.05～4.0之间，其合金的成份范围在：

稀土：4.0～10.0at%

铁和其它过渡金属：61.0～95.0at%

碳和（或）硼：0.385～30.5at%

将纯稀土、纯铁、纯过渡金属、纯碳或纯硼（或铁碳或铁硼合金），考虑碳和硼的替代效应，按1∶12成份配料后熔炼，即可得主相为R（FeT）_12-yX_y的合金，经800～1100℃处理1～30天即可得单相化合物。如初始成份在上述标准成份附近则可获得主相为R（FeT）_12-yX_y的合金。无论是单相或多相的样品都可作为优良永磁材料的初始材料。永磁体的制备可通过粉末烧结、快淬或机械合金化方法制备。本发明由于用碳和硼替代过渡金属原子作为稳定元素稳定1∶12相，可使1∶12相的各项磁性能得到普遍提高，下面通过实施例详述本发明。

附图1为YFe₁₀V_1.5C_0.5和SmFe₁₀V_1.5C_0.5化合物的X光谱线;

附图2为YFe₁₀V_1.5C_0.5和SmFe₁₀V_1.5C_0.5化合物的交流磁化率曲线；

附图3为SmFe₁₀V_1.5C_0.5化合物4.2K的磁化曲线；

附图4为NdFe₁₀Mo_1.5C_0.5化合物的磁化强度温度曲线；

附图5为NdFe₁₀V_1.5B_0.5和SmFe₁₀V_1.5B_0.5化合物的X光谱线；

附图6为SmFe₁₀V_1.5B_0.5化合物4.2K的磁化曲线。

实施例1 RFe₁₀T_1.5C_0.5（R＝Y，Nd，Sm;T＝V，Mo，Cr）化合物的磁性

将纯稀土、纯铁、纯过渡金属、纯碳按上述成份配料后熔炼，可得主相为RFe₁₀T_1.5C_0.5的合金，经800～1100℃处理1～30天得到单相化合物，其中的Sm、Y化合物X光谱线见图1。由图2可以看出其有较高的居里温度。图3显示其有高的饱和磁化强度和磁各向异性。图4表明NdFe₁₀Mo_1.5C_0.5化合物有一自施再取向转变。

实施例2 RFe₁₀T_1.5B_0.5（R＝Y，Nd，Sm;T＝V，Mo，Cr）化合物的结构和磁性

将纯稀土、纯铁、纯过渡金属、纯硼按上述成份配料后熔炼，可得主相为RFe₁₀T_1.5B_0.5的合金，经800～1100℃，处理1～30天得到单相化合物见图5，由图6可见其有高的饱和磁化强度和磁各向异性。

实施例3 YFe_11.01Ti_0.805C_0.189和YFe_11.17Ti_0.8915B_0.4385化合物的原子占位的确定

试样制法同实施例1，用中子衍射实验对YFe_11.01Ti_0.805C_0.189和YFe_11.17Ti_0.8915B_0.4385化合物的原子占位进行了确定，得出碳和硼原子占据（8i）和（8f）替代位置，替代过渡金属原子。仅有少量占据（2b）间隙位置，晶格常数分别a＝0.8565nm，c＝0.4821nm;a＝0.8552nm，c＝0.4815nm。

实施例4 以SmFe₁₀Ti_1.5C_0.5为基的永磁体

首先用实施例1所述方法制得以SmFe₁₀Ti_1.5C_0.5为基的合金，采用球磨的办法，使其粒度达200目以下。经磁性能测定得T_c＝360℃，M_r＝1.05KGs，_iH_c＝9.5KOe，（BH）_max＝18MGOe。

实施例5 RFe₁₀Cr_0.5C_0.5的永磁性能

将含有Ce、Sm、Nd、Pn、Gd和Dy等的混合稀土与其它原料，按上述成份配制成样品，可制得居里温度Tc＝400℃，剩磁M_r＝8.5KGs，矫顽力_iH_c≥20KOe，磁能积（BH）_max＝12.5MGOe的磁粉。

实施例6 SmFe₁₁Ti_0.2V_0.3B_0.5的永磁性

将原料按上述成份配制成样品，按研磨工艺可制得居里温度Tc＝380℃，剩磁M_r＝10.5KGs，矫顽力_iH_c＝9KOe，磁能积（BH）_max＝20MGOe的磁粉。

实施例7 SmFe₁₀VB_0.5C_0.5的永磁性能

将原料按上述成份配制成样品，按粉末冶金烧结工艺，可得居里温度T_c＝350℃，剩磁Mr＝10.5KGs，矫顽力_iH_c＝11KOe，磁能积（BH）_max＞18.5MGOe的永磁体。

实施例8 NdFe₁₀Ti_1.5B_0.5为基合金的永磁性能

将原料按上述成份配制成样品，采用粉末研磨渗氮的方法获得了T_c＝470℃，M_r＝1.0KGs，_iH_c＝8.8KOe，（BH）_max＝15.5MGO_e的磁粉。

比较例

将RFe₁₀V_1.5C_0.5、RFe₁₀V_1.5B_0.5与RFe₁₀V₂化合物的结构和磁性进行比较，如表1和表2，可见含磁硼1∶2型的化合物具有优良的内禀磁性。

表1

R 合金 品格常数 T_c△T_c

a(A)  c(A)  (K)  (K)

Sm Sm(FeVC)₁₂8.5351>

Sm(FeVB)₁₂8.535>

SmFe₁₀V₂8.5363>

Y Y(FeVC)₁₂8.4936>

Y(FeVB)₁₂8.5073>

YFe₁₀V₂8.4949>

表2

合金 Ms μ_Rμ_Feμ_MB_AB_FOMP

(μ_B/f.u)>B)>B)>B)>

Sm(FeVC)₁₂19.25>

Sm(FeVB)₁₂19.2>

SmFe₁₀V₂19.2>

Y(FeVC)₁₂16.42>

Y(FeVB)₁₂16.9>

YFe₁₀V₂15.9>