利用高丰度稀土晶界扩散改善NdFeB永磁矫顽力的探索研究

作者：何家毅; 曾慧欣; 张家胜; 廖雪峰; 余红雅; 钟喜春; 刘仲武

来源：稀土元素镧铈钇应用研究研讨会暨广东省稀土产业技术联盟成立大会, 中国广东广州, 2019-11-15.

DOI：10.26914/c.cnkihy.2019.015028

• NdFeB
• 晶界扩散
• 高丰度稀土
• 矫顽力
• 低成本

钕铁硼(NdFeB)磁体性价比高,体积小的同时具有较大的磁能积。目前,烧结NdFeB磁体在计算机、航天航空、新能源和智能通讯等领域已取得了广泛的应用。然而,新能源低碳经济的发展对烧结NdFeB磁体的磁性能提出了更高的要求,高矫顽力高磁能积磁体成为今后发展的重要趋势。利用晶界扩散技术实现了高矫顽力和高磁能积的双高综合磁性能,而且降低了制造成本,在制备小尺寸高矫顽力磁体时具有成本优势。目前扩散介质主要含有Tb/Dy和Pr/Nd等战略稀土元素[1,2]。随着这稀土资源的紧缺,含高丰度稀土La/Ce的扩散介质越来越受重视[3]。若能实现使用只含有高丰度稀土La/Ce而不含Tb/Dy和Pr/Nd的扩散介质,得到高矫顽力高磁能积的烧结NdFeB磁体,对进一步降低晶界扩散的生产成本有着重要的意义。我们采用含La、Ce的低熔点合金作为扩散源,研究了扩散源成分和扩散工艺对烧结NdFeB晶界扩散效果的影响。图1左是不同成分La-Al-Cu合金晶界扩散前后烧结磁体(Nd_(26.74)Pr_(4.68)Fe_(67.16)Co_(0.72)Mn_(0.17)Al_(0.12)Ga_(0.11)Si_(0.11)Cu_(0.09)Zr_(0.09)B_(bal))的退磁曲线。扩散热处理工艺为800℃/2h+500℃/3h)。结果表明,扩散效果对扩散源的成分非常敏感。扩散源为La_(70)Al_(20)Cu_(10)合金时,矫顽力H_c得到最大幅度的提升(156kA/m),同时剩磁J_r下降0.17T。磁体矫顽力的提高主要是因为低熔点La-Al-Cu合金的扩散提高了晶界与主相的润湿性,增加了主相晶粒之间的去磁耦合作用(见图1右),而剩磁的降低是由于磁体中非磁性相的增加。利用Ce替代La_(70)Al_(20)Cu_(10)扩散介质中的La,探究了La和Ce的共同作用以及REFe_2相对扩散过程的影响。REFe_2虽然是软磁相,但其降低了晶界相的熔点,从而提高晶界相与主相的润湿性。所以可通过调控La/Ce的比例,控制晶界中REFe_2的形成,从而起到提高磁体矫顽力的效果。另外,我们发现(Tb,Ce)-Cu低熔点扩散源有与Tb-Cu相当的扩散效果,其中Ce/Tb的比例可高达～25%。本文的研究将有助于指导开发利用含高丰度稀土的扩散源,制备低成本高矫顽力的烧结NdFeB磁体。

• 单位
  华南理工大学; 材料科学与工程学院