1.本发明属于永磁材料领域，具体涉及一种钕铁硼复合永磁材料及其制备方法。
背景技术：
2.在传统的高性能稀土钕铁硼(nd-fe-b)永磁体材料制备中，使用比较多的中/重稀土元素nd、pr、dy和tb，它们在自然界储量相对较少(尤其是重稀土dy和tb)，消耗量大，因此材料制备成本高，价格昂贵。然而，自然界中的稀土元素的多以共生开发，日益增长的中重稀土需求，导致稀土资源利用严重不平衡。对于一些轻稀土元素la、ce、y等，其自然界丰度虽然较高但使用率很低。因此，探索中/重稀土含量低、轻稀土利用率高的新型永磁材料具有重要意义。目前主要思路是在nd-fe-b永磁材料中添加适量轻稀土元素，如已经实用化并批量生产的含ce的永磁材料(pr,nd,ce)-fe-b；另一个是探索无稀土/低稀土含量磁性合金，如fe
16
n2、mnal、smfe
11
ti等。
3.相比于传统的烧结nd-fe-b永磁，具有thmn
12
结构的稀土磁性合金具有成本低廉(更低的稀土占比1:12)、高饱和极化强度(以smfe
12
化合物为例，ms＝1.64t)、强单轴磁各向异性(ha＝12t)等优点，这使其成为新一代高性能永磁体材料的研究焦点。但是，到目前为止，关于thmn
12
稀土磁性合金的研究主要集中于探索合金的相结构以及内禀磁性能方面，如在稳定元素种类的选择、2a晶格位置稀土元素替代、间隙原子引入改性等以提高磁各向异性和合金矫顽力。矫顽力为磁体抵抗外场保持原有磁化状态的能力，是衡量一个磁性材料是否是永磁的重要指标。其不仅受材料本征的磁晶各向异性场大小这一内禀特性的影响，同时也受材料显微组织结构的等因素的制约。当前服役的高性能稀土永磁材料nd2fe
14
b存在典型的晶界相包裹强磁性主相的微观组织结构，其晶界相为富稀土相，晶界相的存在可以有效起到消除强磁性主相晶粒之间的短程交换耦合，可抑制反磁化畴扩展，以达到增强矫顽力的作用。1:12型磁性合金缺乏有效的晶界相组织，这也是其很难被成功制备成高性能块体磁材的重要原因。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于克服现有稀土永磁材料及其制备技术中，钕铁硼永磁稀土消耗量大、成本高，1:12型永磁合金因缺乏富稀土晶界相而无法烧结成型的问题，通过优化制备富稀土的(pr,nd,r)2fe
14
b合金和近正比的rfe
10
si2合金，双相复合实现低成本、高性能的新型(pr,nd,r)2fe
14
b/rfe
10
si2永磁材料的制备。
5.实现本发明目的的技术j9九游会真人的解决方案为：一种钕铁硼复合永磁材料，包含两种不同结构的硬磁相ⅰ和ⅱ，硬磁相ⅰ为nd2fe
14
b结构相：(pr,nd,r)2fe
14
b相，硬磁相ⅱ为具有thmn
12
结构的rfe
10
si2相，硬磁相ⅰ完全包含硬磁相ⅱ中的稀土元素，r为选自sm、la、y中的一种或几种。
6.进一步的，硬磁相(pr,nd,r)2fe
14
b中稀土元素(pr nd r)按质量百分比计占复合永磁材料为35≦(pr nd r)≦40，硬磁相rfe
10
si2中r按质量百分比计占复合永磁材料为
19.6≦r≦21。
7.一种上述的钕铁硼复合永磁材料的制备方法，包括如下步骤：
8.步骤(1)：制备平均粒度为3.5
±
0.5μm的(pr,nd,r)2fe
14
b合金粉末，平均粒度为1.0
±
0.2μm的rfe
10
si2合金粉末；
9.步骤(2)：将(pr,nd,r)2fe
14
b合金粉末和rfe
10
si2合金粉末按质量比例为9:1～8:2混合；
10.步骤(3)：取向压型、冷等静压成型获得生坯；
11.步骤(4)：将步骤(3)得到的生坯进行真空烧结和热处理，最终制得(pr,nd,r)2fe
14
b/rfe
10
si2复合烧结磁体。
12.进一步的，步骤(1)制备合金粉末的具体步骤为：将(pr,nd,r)2fe
14
b合金和rfe
10
si2合金分别进行感应熔炼、速凝甩带、氢破、气流磨制粉。
13.进一步的，步骤(2)粉末混合具体为：将(pr,nd,r)2fe
14
b合金粉末和rfe
10
si2合金粉末，按比例，在保护气氛下、添抗氧化剂并于三维立式混料机中均匀混合15～20min。
14.进一步的，所述保护气氛为氮气。
15.进一步的，步骤(3)具体为：将混合后的合金粉末在～1.8t的磁场下进行取向压型，将压型完成的磁块进行～200mpa的冷等静压，获得成型生坯，生坯密度为3.5～4.5g/cm3。
16.进一步的，步骤(4)具体为：将生坯在真空烧结炉中980～1100℃下烧结2～3h，然后在热处理炉中450～900℃下回火3～4h，最终制得(pr,nd,r)2fe
14
b/rfe
10
si2复合烧结磁体。
17.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
18.(1)本发明通过创新设计(pr,nd,r)2fe
14
b/rfe
10
si2复合磁体，有效的降低了磁体制造所需的稀土消耗量(nd2fe
14
b中稀土占比为1:7，rfe
10
si2中稀土占比为仅为1:12)；
19.(2)本发明解决了单一的rfe
10
si2磁性合金因缺乏富稀土晶界相而无法烧结成型的问题，实现在复合体系中利用rfe
10
si2合金的内禀磁贡献；
20.(3)本发明可以实现高丰富、低价格的轻稀土元素la、y等在永磁材料的大量应用；
21.(4)本发明通过特定成分设计，硬磁相ⅰ：(pr,nd,r)2fe
14
b过量稀土配比，硬磁相ⅱ：rfe
10
si2近正比配比，实现富稀土晶界相的有效构筑以及稀土元素在不同相之间的相似兼容。
附图说明
22.图1为实施例1#的(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1y0.1
)
39
fe
60b1.0
粉末粒度分布统计。
23.图2为实施例2#的(pr
0.2
nd
0.6y0.2
)
39
fe
60b1.0
粉末粒度分布统计。
24.图3为实施例3#的(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1
la
0.1
)
39
fe
60b1.0
粉末粒度分布统计。
25.图4为实施例1#、2#、3#和4#不同复合烧结后磁体样品的显微组织图片。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是
全部的实施例。
27.实施例1
28.(1)以稀土prnd合金(nd/pr＝3:1，纯度99.5wt％)、稀土sm(纯度99.5wt％)，稀土y(纯度99.5wt％)，fe(纯度99.9wt.％)、feb合金(b占20.5wt％)、si(纯度99.999wt.％)为原料，打磨纯铁和稀土金属钕表面氧化皮，按照名义成分(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1y0.1
)
39
fe
60b1.0 wt.％和(sm
0.6y0.4
)
17
fe
76
si
7.0 wt.％配比称料，采用感应熔炼、速凝铸片、氢爆和气流磨的工艺制备两种合金粉末，通过研磨筛分，合金(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1y0.1
)
39
fe
60b1.0
粉末平均颗粒为3.5μm，合金(sm
0.6y0.4
)
17
fe
76
si
7.0
粉末平均颗粒控制在1.0μm；
29.(2)将获得的两种磁性合金，按照质量分数为9:1比例在保护n2气氛下于混料机中，同时添加0.05％的抗氧化剂，均匀混合20min；
30.(3)将均匀混合的合金粉末在1.8t的磁场下进行取向压型，将压型完成的磁块进行～200mpa的冷等静压，使其压型成为生坯，称重和计算生坯密度为4.5g/cm3；
31.(4)在真空烧结炉中，将压型完成的磁块在真空烧结和热处理炉中进行1020℃烧结2.5h，再520℃回火4h，最终制得(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1y0.1
)
39
fe
60b1.0
/(sm
0.6y0.4
)
17
fe
76
si
7.0
复合烧结磁体；
32.(5)将制备的磁体通过表面机械打磨后置于amt-4磁性测量仪中测试其磁性能。
33.实施例2
34.(1)以稀土prnd合金(nd/pr＝3:1，纯度99.5wt％)、稀土y(纯度99.5wt％)，fe(纯度99.9wt.％)、feb合金(b占20.5wt％)、si(纯度99.999wt.％)为原料，打磨纯铁和稀土金属钕表面氧化皮，按照名义成分(pr
0.2
nd
0.6y0.2
)
39
fe
60b1.0 wt.％和y
13
fe
79
si
8.0 wt.％配比称料，采用感应熔炼、速凝铸片、氢爆和气流磨的工艺制备两种合金粉末，通过研磨筛分，合金(pr
0.2
nd
0.6y0.2
)
39
fe
60b1.0
粉末平均颗粒为3.5μm，合金y
13
fe
79
si
8.0
粉末平均颗粒控制在1.0μm；
35.(2)将获得的两种磁性合金，按照质量分数为8:2比例在保护n2气氛下于混料机中，同时添加0.05％的抗氧化剂，均匀混合20min；
36.(3)将均匀混合的合金粉末在1.8t的磁场下进行取向压型，将压型完成的磁块进行～200mpa的冷等静压，使其压型成为生坯，称重和计算生坯密度为4.3g/cm3；
37.(4)在真空烧结炉中，将压型完成的磁块在真空烧结和热处理炉中进行1000℃烧结2.5h，再600℃回火4h，最终制得(pr
0.2
nd
0.6y0.2
)
39
fe
60b1.0
/y
13
fe
79
si
8.0
复合烧结磁体；
38.(5)将制备的磁体通过表面机械打磨后置于amt-4磁性测量仪中测试其磁性能。
39.实施例3
40.(1)以稀土prnd合金(nd/pr＝3:1，纯度99.5wt％)、稀土sm(纯度99.5wt％)，稀土la(纯度99.5wt％)，fe(纯度99.9wt.％)、feb合金(b占20.5wt％)、si(纯度99.999wt.％)为原料，打磨纯铁和稀土金属钕表面氧化皮，按照名义成分(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1
la
0.1
)
39
fe
60b1.0 wt.％和(sm
0.6
la
0.4
)
19
fe
75
si
6.0 wt.％配比称料，采用感应熔炼、速凝铸片、氢爆和气流磨的工艺制备两种合金粉末，通过研磨筛分，合金(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1
la
0.1
)
39
fe
60b1.0
粉末平均颗粒为3.5μm，合金(sm
0.6
la
0.4
)
19
fe
75
si
6.0
粉末平均颗粒控制在1.0μm；
41.(2)将获得的两种磁性合金，按照质量分数为8:2比例在保护n2气氛下于混料机中，同时添加0.05％的抗氧化剂，均匀混合20min；
42.(3)将均匀混合的合金粉末在1.8t的磁场下进行取向压型，将压型完成的磁块进行～200mpa的冷等静压，使其压型成为生坯，称重和计算生坯密度为4.4g/cm3；
43.(4)在真空烧结炉中，将压型完成的磁块在真空烧结和热处理炉中进行1020℃烧结2.5h，再520℃回火4h，最终制得(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1
la
0.1
)
39
fe
60b1.0
/(sm
0.6
la
0.4
)
19
fe
75
si
6.0
复合烧结磁体；
44.(5)将制备的磁体通过表面机械打磨后置于amt-4磁性测量仪中测试其磁性能。
45.实施例4
46.(1)以稀土prnd合金(nd/pr＝3:1，纯度99.5wt％)、稀土sm(纯度99.5wt％)，稀土y(纯度99.5wt％)，fe(纯度99.9wt.％)、feb合金(b占20.5wt％)、si(纯度99.999wt.％)为原料，打磨纯铁和稀土金属钕表面氧化皮，按照名义成分(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1y0.1
)
39
fe
60b1.0 wt.％和(sm
0.6y0.4
)
17
fe
76
si
7.0 wt.％配比称料，采用感应熔炼、速凝铸片、氢爆和气流磨的工艺制备两种合金粉末，通过研磨筛分，合金(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1y0.1
)
39
fe
60b1.0
粉末平均颗粒为3.5μm，合金(sm
0.6y0.4
)
17
fe
76
si
7.0
粉末平均颗粒控制在1.0μm；
47.(2)将获得的两种磁性合金，按照质量分数为7:3比例在保护n2气氛下于混料机中，同时添加0.05％的抗氧化剂，均匀混合20min；
48.(3)将均匀混合的合金粉末在1.8t的磁场下进行取向压型，将压型完成的磁块进行～200mpa的冷等静压，使其压型成为生坯，称重和计算生坯密度为4.2g/cm3；
49.(4)在真空烧结炉中，将压型完成的磁块在真空烧结和热处理炉中进行1020℃烧结2.5h，再520℃回火4h，最终制得(pr
0.2
nd
0.6
sm
0.1y0.1
)
39
fe
60b1.0
/(sm
0.6y0.4
)
17
fe
76
si
7.0
复合烧结磁体；
50.(5)将制备的磁体通过表面机械打磨后置于amt-4磁性测量仪中测试其磁性能。
51.b-h回线测试仪中沿着取向方向测量其各项磁性能指标，统计如下表1：
[0052][0053]
由表1可知，(pr,nd,r)2fe
14
b/rfe
10
si2复合磁体中，实施例1#、实施例2#、实施例3#都具有较好的磁性能，磁体剩磁均可以达到13kgs以上，磁能积可以达到40mgoe以上。实施例1#和2#中，r＝sm、y时，磁体的方形度也较好，实施例3#中存在la时方形度有所恶化。同样是r＝sm、y时，实施例4磁体性能急剧下降，磁能积只有28mgoe，方形度只有33.1％，主要原
因是设计的材料配比中，(pr,nd,r)2fe
14
b/rfe
10
si2的比例达到了7:3，晶界富稀土相余量不足导致。因此，本发明的优选还是控制(pr,nd,r)2fe
14
b/rfe
10
si2在8:2以上。
[0054]
以上具体实例是本发明的部分较好结果的列举说明，但本发明不局限于上述实施例。