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CN111243812B - 一种r-t-b系永磁材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种r-t-b系永磁材料及其制备方法和应用 Download PDF

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CN111243812B CN202010134700.5A CN202010134700A CN111243812B CN 111243812 B CN111243812 B CN 111243812B CN 202010134700 A CN202010134700 A CN 202010134700A CN 111243812 B CN111243812 B CN 111243812B
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Abstract

本发明公开了一种R‑T‑B系永磁材料及其制备方法和应用。该R‑T‑B系永磁材料的原料组合物包括如下质量含量的组分：R：28.5～33.0％；Ga：＞0.5％；Cu：≥0.4％；B：0.84～0.94％；Al：0.05～0.07％；Co：≤2.5％但不为0；Fe：60～70％；N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.15～0.25％；当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.2～0.35％；当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2～0.5％；百分比为各组分质量占原料组合物总质量的质量百分比。本发明的R‑T‑B系永磁材料磁性能较佳，且同一批次产品的磁性能均一。

Description

一种R-T-B系永磁材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种R-T-B系永磁材料及其制备方法和应用。
背景技术
R-T-B系烧结磁铁(R指稀土元素，T指过渡金属元素及第三主族金属元素，B指硼元素)由于其优异的磁特性而被广泛应用于电子产品、汽车、风电、家电、电梯及工业机器人等领域，例如硬盘、手机、耳机、和电梯曳引机、发电机等永磁电机中作为能量源等，其需求日益扩大，且各产商对于磁铁性能例如剩磁、矫顽力性能的要求也逐步提升。
为了提升R-T-B系烧结磁铁的剩磁，通常需要降低B含量。但是当B的含量在较低水平时，会形成R2T17相。而R2T17不具有室温单轴各向异性，进而使得磁体的性能劣化。
现有技术中，一般通过添加重稀土元素例如Dy、Tb、Gd等，以提高材料的矫顽力以及改善温度系数，但重稀土价格高昂，采用这种方法提高R-T-B系烧结磁体产品的矫顽力，会增加原材料成本，不利于R-T-B系烧结磁体的应用。
因此，在不添加或少量添加重稀土的情况下，如何采用低B体系(B＜5.88at％)制备得到高矫顽力、高剩磁的R-T-B系磁铁是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中B＜5.88at％时，磁体性能差的缺陷，而提供了一种R-T-B系永磁材料及其制备方法和应用。本发明首次发现，现有技术中低B体系的R-T-B系磁体产品，虽然在小试中表现出矫顽力有所提高，但是在工业化生产中磁体仍然存在性能不均一的缺陷，如现有中国专利CN 110619984 A。为了使R-T-B系磁体产品适用于大规模的工业化生产，发明人经过大量研究和实验，发现通过控制Al的含量，同时将一定范围含量内的Ga和Cu与其他元素合适的配伍，能够制得本发明中磁体性能优异且性能均一的R-T-B系永磁材料。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供的技术方案之一为：
一种R-T-B系永磁材料的原料组合物，其包括如下质量含量的组分：
R：28.5～33.0wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：＞0.5wt％；
Cu：≥0.4wt％；
B：0.84～0.94wt％；
Al：0.05～0.07wt％；
Co：≤2.5wt％但不为0；
Fe：62～70wt％；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.15～0.25wt％；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.2～0.35wt％；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2～0.5wt％；
所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述R的含量较佳地为29.5～32.5wt％，例如29.5wt％、30wt％、30.5wt％、31wt％、32wt％，更佳地为30.5～32wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
其中，所述原料组合物中，所述Nd的含量较佳地为21～25wt％，例如21.375wt％、21.5wt％、22.125wt％、22.5wt％、22.875wt％、23.25wt％、23.75wt％、24wt％、24.75wt％，更佳地为22～24％；百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述R中还可包括Pr。
其中，当所述R中包括Pr时，所述Pr的含量可为＜0.2at％或者＞8at％；at％为在所述原料组合物中的原子百分比。
其中，当所述R中包括Pr时，所述Pr的含量较佳地在5～10wt％，更佳地为7～9wt％，例如7.125wt％、7.375wt％、7.5wt％、7.625wt％、7.75wt％、8wt％、8.25wt％；百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中可不含重稀土元素，也可达到与现有技术的磁体材料的磁性能相当甚至更佳的水平。或者，所述原料组合物中还可包括RH，所述RH为重稀土元素。
其中，当所述原料组合物中包含RH时，所述RH的含量较佳地为1.5～6wt％，更佳地为1～2.5wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
其中，所述RH的种类较佳地包括Dy、Tb和Ho中的一种或多种。
当所述RH包含Dy时，所述Dy的含量较佳地为1～2.5wt％，例如2wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
当所述RH包含Tb时，所述Tb的含量较佳地为1～2.5wt％，例如2wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述B的含量较佳地为0.85～0.94wt％，例如0.9wt％、0.915wt％、0.92wt％、0.94wt％，更佳地为0.915～0.94wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述R的原子百分比和所述B的原子百分比较佳地满足如下关系式：B/R≥0.38，式中，所述B为B在所述原料组合物中的原子百分比，所述R为R在所述原料组合物中的原子百分比。
本发明中，所述原料组合物中，当所述R中还包括Pr时，优选地，所述B、所述Nd满足如下关系式：B/(Pr+Nd)≥0.405，式中，B指的是所述B在原料组合物中的原子百分比，Pr指的是所述Pr在原料组合物中的原子百分比，Nd指的是所述Nd在原料组合物中的原子百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述Ga的含量较佳地为0.55～1.5wt％，例如0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.75wt％、0.85wt％、0.95wt％、1.05wt％、1.15wt％、1.25wt％，更佳地为1.05～1.5wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述Ga和所述B的原子比优选满足下列条件Ga＞7.2941-1.24B(at％)，并且，0.55wt％≤Ga＜1.05wt％。
本发明中，所述原料组合物中，所述Cu的含量较佳地为0.45～1wt％，例如0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％，更佳地为0.65～0.9wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述Al的含量较佳地为0.06～0.07wt％，例如0.06wt％、0.07wt％，更佳地为0.06wt％；百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述Co的含量较佳地为0.5～2.5wt％，例如0.5wt％、1.00wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％，更佳地为1.00～2wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，所述Fe的含量较佳地为64～69wt％，例如64.13wt％、64.265wt％、64.59wt％、64.78wt％、65.08wt％、65.12wt％、65.26wt％、65.35wt％、65.39wt％、65.85wt％、66.11wt％、66.135wt％、66.415wt％、67.29wt％、67.63wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，当所述N包含Ti时，所述Ti的含量较佳地为0.2～0.25wt％，例如0.2wt％、0.25wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，当所述N包含Zr时，所述Zr的含量较佳地为0.25～0.35wt％，例如0.25wt％、0.26wt％、0.30wt％、0.35wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，当所述N包含Zr时，所述Zr的含量优选为0.26wt％≤Zr＜(3.48B-2.67)wt％，式中，B指的是所述B占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，当所述N包含Nb时，所述Nb的含量较佳地为0.2～0.3wt％，例如0.2wt％、0.3wt％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述原料组合物中，当所述N包含Ti和Nb时，优选地，所述Ti或所述Nb的原子百分比≥0.55at％。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.06～0.07wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2～0.25wt％；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25～0.35wt％；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2～0.3wt％；
所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；
Pr：5～10wt％；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.06～0.07wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2～0.25wt％；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25～0.35wt％；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2～0.3wt％；
所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.06～0.07wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
Ti：0.2～0.25wt％；
所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.06～0.07wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
Zr：0.25～0.35wt％；
所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.06～0.07wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
Nb：0.2～0.3wt％；
所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.375wt％；Pr 7.125wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.4wt％；Al 0.05wt％；Co 0.5wt％；Ti 0.15wt％；B 0.84wt％；Fe 69.01wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.125wt％；Pr 7.375wt％；Ga 0.6wt％；Cu 0.45wt％；Al 0.06wt％；Co 1wt％；Ti 0.2wt％；B 0.9wt％；Fe 67.29wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.5wt％；Pr 7.5wt％；Ga 0.65wt％；Cu 0.5wt％；Al 0.05wt％；Co1.5wt％；Ti 0.25wt％；B 0.915wt％；Fe 66.135wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.875wt％；Pr 7.625wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.55wt％；Al0.05wt％；Co 2wt％；Ti 0.15wt％；B 0.94wt％；Fe 65.26wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.25wt％；Pr 7.75wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.6wt％；Al 0.05wt％；Co2.5wt％；Ti 0.25wt％；B 0.92wt％；Fe 64.13wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24wt％；Pr 8wt％；Ga 0.75wt％；Cu 0.45wt％；Al 0.06wt％；Co0.5wt％；Zr 0.2wt％；B 0.92wt％；Fe 65.12wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24.75wt％；Pr 8.25wt％；Ga 0.85wt％；Cu 0.5wt％；Al 0.05wt％；Co1wt％；Zr 0.26wt％；B 0.92wt％；Fe 63.42wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.375wt％；Pr 7.125wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.55wt％；Al0.05wt％；Co 1.5wt％；Zr 0.3wt％；B 0.92wt％；Fe 67.63wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.125wt％；Pr 7.375wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.6wt％；Al 0.05wt％；Co 2wt％；Zr 0.35wt％；B 0.84wt％；Fe 66.11wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.5wt％；Pr 7.5wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.65wt％；Al 0.07wt％；Co2.5wt％；Zr 0.25wt％；B 0.9wt％；Fe 65.08wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.875wt％；Pr 7.625wt％；Ga 0.75wt％；Cu 0.65wt％；Al0.07wt％；Co 0.5wt％；Zr 0.2wt％；B 0.915wt％；Fe 66.415wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.25wt％；Pr 7.75wt％；Ga 0.65wt％；Cu 0.7wt％；Al 0.06wt％；Co1wt％；Zr 0.26wt％；B 0.94wt％；Fe 65.39wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24wt％；Pr 8wt％；Ga 1.05wt％；Cu 0.8wt％；Al 0.06wt％；Co1.5wt％；Zr 0.3wt％；B 0.84wt％；Fe 63.45wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.75wt％；Pr 8.25wt％；Ga 1.25wt％；Cu 0.9wt％；Al 0.06wt％；Co2wt％；Zr 0.35wt％；B 0.9wt％；Fe 62.54wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.875wt％；Pr 7.625wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.4wt％；Al 0.05wt％；Co 2.5wt％；Ti 0.18wt％；Nb 0.2wt％；B 0.84wt％；Fe 64.78wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.25wt％；Pr 7.75wt％；Ga 0.75wt％；Cu 0.45wt％；Al 0.05wt％；Co 0.5wt％；Ti 0.2wt％；Nb 0.3wt％；B 0.9wt％；Fe 65.85wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24wt％；Pr 8wt％；Ga 0.85wt％；Cu 0.5wt％；Al 0.07wt％；Co1wt％；Nb 0.4wt％；B 0.915wt％；Fe 64.265wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24.75wt％；Pr 8.25wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.55wt％；Al 0.06wt％；Co 1.5wt％；Nb 0.5wt％；B 0.94wt％；Fe 62.9wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.5wt％；Pr 6.5wt％；Tb 2wt％；Ga 0.95wt％；Cu 0.45wt％；Al0.05wt％；Co 2wt％；Nb 0.3wt％；B 0.9wt％；Fe 65.35wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.5wt％；Pr 6.5wt％；Dy 2wt％；Ga 1.15wt％；Cu 0.45wt％；Al0.06wt％；Co 2.5wt％；Nb 0.35wt％；B 0.9wt％；Fe 64.59wt％；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
本发明提供的技术方案之二为：一种R-T-B系永磁材料的制备方法，其包括下述步骤：
将所述R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液经铸造、制粉、成形、烧结和时效处理，即可。
其中，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液可按本领域常规方法制得，例如：在高频真空感应熔炼炉中熔炼，即可。所述熔炼炉的真空度可为5×10-2Pa。所述熔炼的温度可为1500℃以下。
其中，所述铸造的工艺可为本领域常规的铸造工艺，例如：在Ar气氛中(例如5.5×104Pa的Ar气氛下)，以102℃/秒-104℃/秒的速度冷却，即可。
其中，所述冷却可通过辊轮中通入冷却水实现。优选地，所述辊轮的进水温度≤25℃，例如23.5℃、23.6℃、23.7℃或23.8℃。
其中，所述辊轮可为本领域常规的辊轮，例如铜辊。
其中，所述制粉的操作和条件可为本领域常规的操作和条件。所述制粉通常包括氢破工艺和气流磨工艺。
其中，所述氢破的工艺可为本领域常规的氢破工艺，例如经吸氢、脱氢、冷却处理，即可。
所述吸氢可在氢气压力0.15MPa的条件下进行。
所述脱氢可在边抽真空边升温的条件下进行。
其中，所述氢破后还可按本领域常规手段进行粉碎。所述粉碎的工艺可为本领域常规的粉碎工艺，例如气流磨粉碎。
所述气流磨粉碎可在氧化气体含量120ppm以下的氮气气氛下进行。所述氧化气体指的是氧气或水分含量。
所述气流磨粉碎的粉碎室压力可为0.38MPa。
所述气流磨粉碎的时间可为3h。
所述粉碎后，可按本领域常规手段在粉体中添加润滑剂，例如硬脂酸锌。所述润滑剂的添加量可为混合后粉末重量的0.10～0.15％，例如0.12％。
其中，所述成形的工艺可为本领域常规的成形工艺，例如磁场成形法或热压热变形法。
其中，所述烧结的工艺可为本领域常规的烧结工艺，例如，在真空条件下(例如在5×10-3Pa的真空下)，经预热、烧结、冷却，即可。
所述预热的温度可为300～600℃。所述预热的时间可为1～2h。优选地，所述预热为在300℃和600℃的温度下各预热1h。
所述烧结的温度可为本领域常规的烧结温度，优选为1040～1090℃，更优选为1060～1078℃。
所述烧结的时间可为本领域常规的烧结时间，例如5～10h，再例如8h。
所述冷却前可通入Ar气体使气压达到0.1MPa。
其中，所述时效处理包括一级时效处理和二级时效处理。
其中，所述一级时效处理可为本领域常规的一级时效处理工艺；优选地，所述一级时效处理在高纯度Ar条件下进行。
所述一级时效处理温度的可为本领域常规的一级时效处理温度，优选为850～950℃，更优选为900℃。
所述一级时效的处理时间可为2～4h，优选为3h。
其中，所述二级时效处理的温度可为本领域常规的二级时效处理温度，优选为430～490℃，更优选为450～460℃，例如450℃、455℃、460℃。
所述二级时效的处理时间可为2～4h，优选为3h。
其中，升温至所述一级时效处理或二级时效处理的温度的速率较佳地为3～5℃/min。所述升温的起点可为室温，例如20℃。
本发明的技术方案之三为：一种由上述方法制得的R-T-B系永磁材料。
本发明的技术方案之四为：一种R-T-B系永磁材料，其包括如下质量含量的组分：
R：28.5～33.0wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：＞0.5wt％；
Cu：≥0.4wt％；
B：0.84～0.94wt％；
Al：0.08～0.12wt％；
Co：≤2.5wt％但不为0；
Fe：62～70wt％；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.15～0.25wt％；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.2～0.35wt％；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2～0.5wt％；
所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料包含R2T14B主相、晶界相和富稀土相。
其中，所述晶界相指的是两个或两个以上的R2T14B晶粒间的晶界相的总称。
其中，所述R2T14B相中，R是指稀土元素、T是指Fe和/或Co。
其中，优选地，所述晶界相中包含R6T13M相；所述R6T13M相中，R是指稀土元素、T是指Fe和/或Co、M是指Ga和/或Cu。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述R的含量较佳地为29.5～32.5wt％，例如30wt％、30.004wt％、30.005wt％、30.009wt％、30.491wt％、30.5wt％、30.505wt％、31.004wt％、31.999wt％、32.005wt％、32.029wt％，更佳地为30～31.5wt％；百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
其中，所述R-T-B系永磁材料中，所述Nd的含量较佳地为21～25wt％，例如21.371wt％、21.375wt％、21.503wt％、21.506wt％、22.121wt％、22.126wt％、22.502wt％、22.503wt％、22.871wt％、22.874wt％、22.876wt％、23.252wt％、23.752wt％、24.012wt％、24.032wt％、24.751wt％、24.752wt％，更佳地为22～24wt％；百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述R中还可包括Pr。
其中，所述Pr的含量可为＜0.2at％或者＞8at％；at％为在所述R-T-B系永磁材料中的原子百分比。
其中，所述Pr的含量较佳地在5～10wt％，例如6.503wt％、6.508wt％、7.123wt％、7.128wt％、7.371wt％、7.372wt％、7.497wt％、7.502wt％、7.62wt％、7.626wt％、7.629wt％、7.752wt％、7.987wt％、7.997wt％、8.252wt％、8.253wt％，更佳地为7～9wt％；百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中可不含重稀土元素，也可达到与现有技术的磁体材料的磁性能相当甚至更佳的水平。或者，所述R-T-B系永磁材料中还可包括RH，所述RH为重稀土元素。
其中，当所述R-T-B系永磁材料中包含RH时，所述RH的含量较佳地为1.5～6wt％，更佳地为1～2.5wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
其中，所述RH的种类较佳地包括Dy、Tb和Ho中的一种或多种。
当所述RH包含Dy时，所述Dy的含量较佳地为1～2.5wt％，例如1.998wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
当所述RH包含Tb时，所述Tb的含量较佳地为1～2.5wt％，例如1.996wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述B的含量较佳地为0.85～0.94wt％，例如0.902wt％、0.903wt％、0.904wt％、0.915wt％、0.916wt％、0.921wt％、0.922wt％、0.923wt％、0.941wt％、0.942wt％、0.945wt％，更佳地为0.915～0.94wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述R的原子百分比和所述B的原子百分比较佳地满足如下关系式：B/R≥0.38，式中，所述B为B在所述R-T-B系永磁材料中的原子百分比，所述R为R在所述R-T-B系永磁材料中的原子百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，当所述R中还包括Pr时，优选地，所述B、所述Nd满足如下关系式：B/(Pr+Nd)≥0.405，式中，B指的是所述B在R-T-B系永磁材料中的原子百分比，Pr指的是所述Pr在R-T-B系永磁材料中的原子百分比，Nd指的是所述Nd在R-T-B系永磁材料中的原子百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述Ga的含量较佳地为0.55～1.5wt％，例如0.55wt％、0.551wt％、0.552wt％、0.553wt％、0.554wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.652wt％、0.75wt％、0.751wt％、0.753wt％、0.851wt％、0.852wt％、0.95wt％、1.05wt％、1.153wt％、1.253wt％，更佳地为1.05～1.5wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述Ga和所述B的原子比优选满足下列条件Ga＞7.2941-1.24B(at％)，并且，0.55wt％≤Ga＜1.05wt％。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述Cu的含量较佳地为0.45～1wt％，例如0.45wt％、0.451wt％、0.452wt％、0.5wt％、0.503wt％、0.55wt％、0.552wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％，更佳地为0.65～0.9wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述Al的含量较佳地为0.09～0.12wt％，例如0.091wt％、0.092wt％、0.093wt％、0.094wt％、0.103wt％、0.108wt％、0.115wt％，更佳地为0.09～0.11wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述Co的含量较佳地为0.5～2.5wt％，例如0.502wt％、0.503wt％、0.504wt％、0.996wt％、1.012wt％、1.014wt％、1.501wt％、1.502wt％、1.503wt％、1.992wt％、1.993wt％、2.012wt％，更佳地为1.00～2.00wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，所述Fe的含量较佳地为64～69wt％，例如64.079wt％、64.2wt％、64.536wt％、64.736wt％、65.082wt％、65.272wt％、65.31wt％、65.363wt％、65.796wt％、66.086wt％、66.097wt％、66.361wt％、67.249wt％、67.645wt％、68.964wt％，更佳地为64～69wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，当所述N包含Ti时，所述Ti的含量较佳地为0.2～0.25wt％，例如0.202wt％、0.203wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，当所述N包含Zr时，所述Zr的含量较佳地为0.25～0.35wt％，例如0.252wt％、0.257wt％、0.261wt％、0.302wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，当所述N包含Zr时，所述Zr的含量优选为0.26wt％≤Zr＜(3.48B-2.67)wt％，式中，B指的是所述B占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，当所述N包含Nb时，所述Nb的含量较佳地为0.2～0.3wt％，例如0.201wt％、0.295wt％、0.297wt％，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料中，当所述N包含Ti和Nb时，优选地，所述Ti或所述Nb的原子百分比≥0.55at％。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.09～0.12wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2～0.25wt％；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25～0.35wt％；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2～0.3wt％；
所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；
Pr：5～10wt％；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.09～0.12wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2～0.25wt％；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25～0.35wt％；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2～0.3wt％；
所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；
Pr：5～10wt％；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.09～0.12wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
Ti：0.2～0.25wt％；
所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.09～0.12wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
Zr：0.25～0.35wt％；
所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：
R：29.5～32.5wt％；所述R为至少含有Nd的稀土元素；
Ga：0.55～1.5wt％；
Cu：0.45～1wt％；
B：0.85～0.94wt％；
Al：0.09～0.12wt％；
Co：0.5～2.5wt％；
Fe：64～69wt％；
Nb：0.2～0.3wt％；
所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.375wt％；Pr 7.123wt％；Ga 0.551wt％；Cu 0.404wt％；Al 0.081wt％；Co0.504wt％；Ti 0.154wt％；B 0.844wt％；Fe 68.964wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.121wt％；Pr 7.371wt％；Ga 0.6wt％；Cu 0.45wt％；Al 0.092wt％；Co1.012wt％；Ti 0.203wt％；B 0.902wt％；Fe 67.249wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.503wt％；Pr 7.479wt％；Ga 0.65wt％；Cu 0.5wt％；Al 0.083wt％；Co1.502wt％；Ti 0.252wt％；B 0.916wt％；Fe 66.097wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.871wt％；Pr 7.62wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.55wt％；Al 0.082wt％；Co2.012wt％；Ti 0.152wt％；B 0.941wt％；Fe 65.222wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.252wt％；Pr 7.752wt％；Ga 0.552wt％；Cu 0.6wt％；Al 0.091wt％；Co2.502wt％；Ti 0.251wt％；B 0.921wt％；Fe 64.079wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24.012wt％；Pr 7.987wt％；Ga 0.75wt％；Cu 0.45wt％；Al 0.093wt％；Co0.502wt％；Zr 0.202wt％；B 0.922wt％；Fe 65.082wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24.751wt％；Pr 8.252wt％；Ga 0.851wt％；Cu 0.5wt％；Al 0.081wt％；Co0.996wt％；Zr 0.261wt％；B 0.921wt％；Fe 63.387wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.371wt％；Pr 7.128wt％；Ga 0.549wt％；Cu 0.55wt％；Al 0.082wt％；Co1.502wt％；Zr 0.302wt％；B 0.923wt％；Fe 67.593wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.126wt％；Pr 7.372wt％；Ga 0.548wt％；Cu 0.6wt％；Al 0.083wt％；Co1.993wt％；Zr 0.351wt％；B 0.841wt％；Fe 66.086wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.502wt％；Pr 7.502wt％；Ga 0.553wt％；Cu 0.65wt％；Al 0.103wt％；Co2.503wt％；Zr 0.252wt％；B 0.903wt％；Fe 65.032wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.874wt％；Pr 7.626wt％；Ga 0.753wt％；Cu 0.65wt％；Al 0.115wt％；Co0.503wt％；Zr 0.203wt％；B 0.915wt％；Fe 66.361wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.252wt％；Pr 7.752wt％；Ga 0.652wt％；Cu 0.7wt％；Al 0.083wt％；Co0.996wt％；Zr 0.257wt％；B 0.945wt％；Fe 65.363wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24.012wt％；Pr 7.987wt％；Ga 1.05wt％；Cu 0.8wt％；Al 0.091wt％；Co1.503wt％；Zr 0.302wt％；B 0.842wt％；Fe 63.413wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.752wt％；Pr 8.253wt％；Ga 1.253wt％；Cu 0.9wt％；Al 0.092wt％；Co2.012wt％；Zr 0.351wt％；B 0.903wt％；Fe 62.484wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 22.876wt％；Pr 7.629wt％；Ga 0.55wt％；Cu 0.404wt％；Al 0.082wt％；Co2.502wt％；Ti 0.178wt％；Nb 0.201wt％；B 0.842wt％；Fe 64.736wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 23.252wt％；Pr 7.752wt％；Ga 0.751wt％；Cu 0.452wt％；Al 0.092wt％；Co0.503wt％；Ti 0.202wt％；Nb 0.297wt％；B 0.903wt％；Fe 65.796wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24.032wt％；Pr 7.997wt％；Ga 0.852wt％；Cu 0.503wt％；Al 0.091wt％；Co1.014wt％；Nb 0.395wt％；B 0.916wt％；Fe 64.2wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 24.752wt％；Pr 8.252wt％；Ga 0.554wt％；Cu 0.552wt％；Al 0.108wt％；Co1.501wt％；Nb 0.501wt％；B 0.942wt％；Fe 62.838wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.506wt％；Pr 6.503wt％；Tb 1.996wt％；Ga 0.95wt％；Cu 0.452wt％；Al0.092wt％；Co 1.992wt％；Nb 0.295wt％；B 0.904wt％；Fe 65.31wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述R-T-B系永磁材料，较佳地包括如下质量含量的组分：Nd 21.503wt％；Pr 6.508wt％；Dy 1.998wt％；Ga 1.153wt％；Cu 0.451wt％；Al0.094wt％；Co 2.502wt％；Nb 0.351wt％；B 0.904wt％；Fe 64.536wt％；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
本发明的技术方案之五为：一种所述R-T-B系永磁材料作为电子元器件的应用。
其中，所述应用的领域可为汽车驱动领域、风电领域、伺服电机和家电领域(例如空调)。
本发明中，所述室温是指25℃±5℃。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明中的R-T-B系永磁材料磁性能优异：Br≥12.97kGs，Hcj≥18.9kOe，添加重稀土元素后，Hcj可达28.35kOe、25.9kOe；磁体温度稳定性好，20-80℃Br温度系数α％/℃的绝对值小于0.104。
(2)本发明中的R-T-B系永磁材料能够生成6-13-1相，相对磁导率低，方形度较高，磁体性能一致性好。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1～20和对比例1～7
实施例1～20和对比例1～7中制备R-T-B系永磁材料所用的原料如表1所示，其制备的工艺如下：
(1)熔炼过程：按表1所示配方，取配制好的原料放入氧化铝制的坩埚中，在高频真空感应熔炼炉中在5×10-2Pa的真空中以1500℃以下的温度进行真空熔炼得熔融液。
(2)铸造过程：在真空熔炼后的熔炼炉中通入Ar气体使气压达到5.5万Pa后，进行铸造，将熔融液通过29转/分转速的铜辊制得0.12-0.35mm厚度的速凝合金片，浇铸过程中，铜辊需通入冷冻水，其进水温度≤25℃。
(3)氢破粉碎过程：在室温下将放置急冷合金的氢破用炉抽真空，而后向氢破用炉内通入纯度为99.9％的氢气，维持氢气压力0.15MPa，充分吸氢后，边抽真空边升温，充分脱氢，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末。
(4)微粉碎工序：在氧化气体含量120ppm以下的氮气气氛下，在粉碎室压力为0.38MPa的条件下对氢破粉碎后的粉末进行3小时的气流磨粉碎，得到细粉。氧化气体指的是氧或水分。
(5)在气流磨粉碎后的粉末中添加硬脂酸锌，硬脂酸锌的添加量为混合后粉末重量的0.12％，再用V型混料机充分混合。
(6)磁场成型过程：使用直角取向型的磁场成型机，在1.6T的取向磁场中，在0.35ton/cm2的成型压力下，将上述添加了硬脂酸锌的粉末一次成形成边长为25mm的立方体，一次成形后在0.2T的磁场中退磁。为使一次成形后的成形体不接触到空气，将其进行密封，再使用二次成形机(等静压成形机)在1.3ton/cm2的压力下进行二次成形。
(7)烧结过程：将各成形体搬至烧结炉进行烧结，烧结在5×10-3Pa的真空下，在300℃和600℃的温度下各保持1小时后，以1050～1090℃的温度烧结8小时，之后通入Ar气体使气压达到0.1MPa后，冷却至室温。
(8)时效处理过程：烧结体在高纯度Ar气中，以3-5℃/min的升温速率从20℃升温至900℃进行一级时效处理；之后，进行二级时效处理3h，由室温升温至二级时效温度的升温速率为3～5℃/min；
其中，步骤(2)中铸造工艺铜辊进水温度，步骤(7)中烧结温度和步骤(8)中二级时效处理温度参见表2。
表1实施例1～20、对比例1～7中原料质量百分比
Figure BDA0002396104940000191
Figure BDA0002396104940000201
注：TRE是指总稀土量，包括Nd、Pr和重稀土(Tb、Dy)；“/”是指不含有该元素。
按表1所示配方配制原料，除表2所示条件外，其他工艺条件均相同，制得R-T-B系烧结磁铁。
表2
Figure BDA0002396104940000211
效果实施例1成分测定
实施例1～20、对比例1～7的烧结磁体使用高频电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定具体成分。下表所示为成分检测结果。
表3
Figure BDA0002396104940000212
Figure BDA0002396104940000221
Figure BDA0002396104940000231
注：TRE是指总稀土量，包括Nd、Pr和重稀土(Tb、Dy)；实施例1～20、对比例1～7的烧结磁体中Al的含量是原料中的Al以及在其他原料和工艺(例如熔炼过程中氧化铝制的坩埚)中引入的Al的含量之和。
效果实施例2磁性能和磁性能一致性检测
烧结磁铁使用中国计量院的NIM-10000H型BH大块稀土永磁无损测量系统进行磁性能检测。表4所示为磁性能检测结果。其中，
(1)6-13-1相的检测方法：
微观结构：采用FE-EPMA检测，对R-T-B系永磁材料的垂直取向面进行抛光，采用场发射电子探针显微分析仪(FE-EPMA)(日本电子株式会社(JEOL)，8530F)检测。检测晶界中的R6T13M相，T指Fe和/或Co，M指Ga和/或Cu。
(2)Br、Hcj、20-80℃Br温度系数、20-80℃Hcj温度系数、20-150℃Hcj温度系数、方形度和相对磁导率均是指均值：通过测试同一批次中5份R-T-B系永磁材料样品的剩磁、矫顽力、20-80℃Br温度系数、20-80℃Hcj温度系数、20-150℃Hcj温度系数、方形度或相对磁导率，计算得出平均值。本发明每一实施例和对比例中制备出的是若干个R-T-B系永磁材料，同一批次指的就是每一实施例和对比例中所获得的若干个R-T-B系永磁材料，其中用于测试的R-T-B系永磁材料为10×10mm的圆柱体。
表4
Figure BDA0002396104940000241
Figure BDA0002396104940000251
注：对比例1-7中R-T-B系永磁材料的磁性能为对比例1-7的配方经二级时效温度优化后所能够获得的最佳性能。
表5所示为磁性能一致性检测结果。其中，
(1)方形度SQ＝Hk/Hcj；其中，Hk为当B为90％Br时，所对应的外磁场H的值；Hcj为矫顽力。
(2)相对磁导率为Br/Hcb；其中，Br为剩磁，Hcb为磁感矫顽力，当B-H曲线存在拐点时，磁导率在拐点之前取值。
(3)Max(Hcj)-Min(Hcj)：同一批次产品中矫顽力最大值减去矫顽力最小值，若大于1.5kOe，则是磁性能一致性差。
表5
Figure BDA0002396104940000252
Figure BDA0002396104940000261
由表5可知，对比例1～3中的磁钢产品同批次矫顽力差值大于1.5kOe，即Max(Hcj)-Min(Hcj)＞1.5kOe，能够判断其磁体性能一致性较差；实施例1～20中的R-T-B系永磁材料相对磁导率低，方形度较高，且磁钢产品同批次矫顽力差值较低，磁体性能一致性好。

Claims (14)

1.一种R-T-B系永磁材料，其特征在于，其包括如下质量含量的组分：R：28.5~33.0 wt%；所述R为至少含有Nd的稀土元素；当所述R中包括Pr时，所述Pr的含量为在5~8.253 wt %；
Ga：1.05~1.5 wt %；
Cu：≥0.4 wt %；
B：0.84~0.94 wt %；
Al：0.08~0.12 wt %；
Co：≤2.5 wt %但不为0；
Fe：62~70 wt%；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.15~0.25 wt %；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.2~0.35 wt %；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.5 wt %；
所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
所述R-T-B系永磁材料包含R2T14B主相、晶界相和富稀土相；所述晶界相中包含R6T13M相；
所述Al包括原料组合物中的Al以及熔炼过程中氧化铝制的坩埚引入的Al，所述原料组合物中的Al占所述原料组合物总质量的质量百分比为0.05~0.07 wt %。
2.如权利要求1所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R的含量为29.5~32.5 wt%，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述Nd的含量为21~25 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料中包括RH，所述RH为重稀土元素；
其中，当所述R-T-B系永磁材料中包含RH时，所述RH的含量为1.5~6 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述B的含量为0.85~0.94 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述R-T-B系永磁材料中的所述R的原子百分比和所述B的原子百分比满足如下关系式：B/R≥0.38，式中，所述B为B在所述R-T-B系永磁材料中的原子百分比，所述R为R在所述R-T-B系永磁材料中的原子百分比；
和/或，当所述R中还包括Pr时，所述B、所述Nd满足如下关系式：B/（Pr+Nd）≥0.405，式中，所述B为B在R-T-B系永磁材料中的原子百分比，所述Pr为Pr在R-T-B系永磁材料中的原子百分比，所述Nd为Nd在R-T-B系永磁材料中的原子百分比；
和/或，所述Cu的含量为0.45~1 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述Co的含量为0.5~2.5 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述Fe的含量为64~69 wt %；百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2~0.25 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25~0.35 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.3 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Ti和/或Nb时，所述Ti或所述Nb的原子百分比≥0.55 at %。
3.如权利要求2所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R的含量为30~31.5 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述Nd的含量为22~24 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，当所述R-T-B系永磁材料中包含RH时，所述RH的含量为1~2.5 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述RH的种类包括Dy、Tb和Ho中的一种或多种；
当所述RH包含Dy时，所述Dy的含量为1~2.5 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
当所述RH包含Tb时，所述Tb的含量为1~2.5 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述B的含量为0.915~0.94 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述Cu的含量为0.65~0.9 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述Al的含量为0.06 wt %；百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，所述Co的含量为1.00~2 wt %，百分比为占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Zr时，所述Zr的质量含量为0.26 wt %≤Zr＜（3.48B-2.67）wt %，式中，所述B为B占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
4.如权利要求1所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R-T-B系永磁材料，包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5 wt %；所述R为至少含有Nd的稀土元素；Ga：1.05~1.5 wt%；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94 wt %；Al：0.09~0.12 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69wt%；N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2~0.25 wt %；当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25~0.35 wt %；当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.3 wt %；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5 wt %；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；Pr：5~8.253 wt %；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94 wt %；Al：0.09~0.12 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2~0.25 wt %；当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25~0.35 wt %；当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.3 wt %；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5 wt %；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；Pr：5~8.253 wt %；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94 wt %；Al：0.09~0.12 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；Ti：0.2~0.25 wt %；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5 wt %；所述R为至少含有Nd的稀土元素；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94 wt %；Al：0.09~0.12 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；Zr：0.25~0.35 wt %；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5 wt %；所述R为至少含有Nd的稀土元素；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94 wt %；Al：0.09~0.12 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；Nb：0.2~0.3 wt %；所述百分比为各组分质量占所述R-T-B系永磁材料总质量的质量百分比。
5.一种如权利要求1~4中任一项所述的R-T-B系永磁材料的原料组合物，其特征在于，其包括如下质量含量的组分：
R：28.5~33.0 wt %；所述R为至少含有Nd的稀土元素；当所述R中包括Pr时，所述Pr的含量为在5~8.25 wt %；
Ga：1.05~1.5 wt %；
Cu：≥0.4 wt %；
B：0.84~0.94 wt %；
Al：0.05~0.07 wt %；
Co：≤2.5 wt %但不为0；
Fe：62~70 wt %；
N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；
当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.15~0.25 wt %；
当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.2~0.35 wt %；
当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.5 wt %；
所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
6.如权利要求5所述的原料组合物，其特征在于，所述原料组合物中，所述R的含量为29.5~32.5 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Nd的含量为21~25 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述原料组合物中包括RH，所述RH为重稀土元素；
其中，当所述原料组合物中包含RH时，所述RH的含量为1.5~6 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述B的含量为0.85~0.94 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述原料组合物中的所述R的原子百分比和所述B的原子百分比满足如下关系式：B/R≥0.38，式中，所述B为B在所述原料组合物中的原子百分比，所述R为R在所述原料组合物中的原子百分比；
和/或，当所述R中还包括Pr时，所述B、所述Nd满足如下关系式：B/（Pr+Nd）≥0.405，式中，所述B为B在原料组合物中的原子百分比，所述Pr为Pr在原料组合物中的原子百分比，所述Nd为Nd在原料组合物中的原子百分比；
和/或，所述Cu的含量为0.45~1 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Al的含量为0.06~0.07 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Co的含量为0.5~2.5 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Fe的含量为64~69 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2~0.25 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25~0.35 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.3 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Ti和/或Nb时，所述Ti或所述Nb的原子百分比≥0.55 at %。
7.如权利要求6所述的原料组合物，其特征在于，所述原料组合物中，所述R的含量为30.5~32 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Nd的含量为22~24 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，当所述原料组合物中包含RH时，所述RH的含量为1~2.5 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述RH的种类包括Dy、Tb和Ho中的一种或多种；
当所述RH包含Dy时，所述Dy的含量为1~2.5 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
当所述RH包含Tb时，所述Tb的含量为1~2.5 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述B的含量为0.915~0.94 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Cu的含量为0.65~0.9 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Al的含量为0.06 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Co的含量为1.00~2 wt %，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，当所述N包含Zr时，所述Zr的质量含量为0.26 wt %≤Zr＜（3.48B-2.67）wt %，式中，所述B为B占所述原料组合物总质量的质量百分比。
8.如权利要求5所述的原料组合物，其特征在于，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5 wt %；所述R为至少含有Nd的稀土元素；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94 wt %；Al：0.06~0.07 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2~0.25 wt%；当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25~0.35 wt %；当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.3wt %；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5wt %；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；Pr：5~8.25 wt %；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt%；B：0.85~0.94 wt %；Al：0.061.51.5~0.07 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；N：Ti、Zr和Nb中的一种或多种；当N包含Ti时，所述Ti的含量为0.2~0.25 wt %；当N包含Zr时，所述Zr的含量为0.25~0.35 wt %；当N包含Nb时，所述Nb的含量为0.2~0.3 wt %；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5wt %；所述R为包括Nd和Pr的稀土元素；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94wt %；Al：0.06~0.07 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；Ti：0.2~0.25 wt %；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5wt %；所述R为至少含有Nd的稀土元素；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94wt %；Al：0.06~0.07 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；Zr：0.25~0.35 wt %；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料的原料组合物，包括如下质量含量的组分：R：29.5~32.5wt %；所述R为至少含有Nd的稀土元素；Ga：1.05~1.5 wt %；Cu：0.45~1 wt %；B：0.85~0.94wt %；Al：0.06~0.07 wt %；Co：0.5~2.5 wt %；Fe：64~69 wt%；Nb：0.2~0.3 wt %；所述百分比为各组分质量占所述原料组合物总质量的质量百分比。
9.一种如权利要求1~4中任一项所述的R-T-B系永磁材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将如权利要求5~8中任一项所述R-T-B系永磁材料的原料组合物经铸造、制粉、成型、烧结和时效处理即可。
10.如权利要求9所述的R-T-B系永磁材料的制备方法，其特征在于，所述铸造之前还包括熔炼；
和/或，所述铸造是以102℃/秒~104℃/秒的速度冷却；
和/或，所述铸造的工艺中辊轮进水温度≤25℃；
和/或，所述制粉包括氢破工艺和气流磨工艺；
其中，所述氢破的工艺包括吸氢、脱氢和冷却处理；
其中，所述吸氢在氢气压力0.15MPa的条件下进行；
其中，所述气流磨粉碎在氧化气体含量120ppm以下的氮气气氛下进行；
其中，所述气流磨粉碎的粉碎室压力为0.38MPa；
其中，所述气流磨粉碎的时间为3h；
其中，所述粉碎后，在粉体中添加润滑剂；
和/或，所述成形的工艺为磁场成形法或热压热变形法；
和/或，所述烧结之前还包括预热；
和/或，所述烧结的温度为1040~1090℃；
和/或，所述烧结的时间为5~10h；
和/或，所述时效处理包括一级时效处理和二级时效处理；
其中，所述二级时效处理的温度为430~490℃；
其中，所述二级时效的处理时间为2~4h。
11.如权利要求10所述的R-T-B系永磁材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度在1500℃以下；
和/或，所述润滑剂为硬脂酸锌；
和/或，所述润滑剂的添加量为混合后粉末重量的0.10~0.15%；
和/或，所述预热的温度为300~600℃；
和/或，所述预热的时间为1~2h；
和/或，所述烧结的温度为1060~1078℃；
和/或，所述烧结的时间为8h；
和/或，所述一级时效处理为在高纯度Ar条件下进行；
和/或，所述一级时效处理温度为850~950℃；
和/或，所述一级时效的处理时间为2~4h；
和/或，所述二级时效处理的温度为450~460℃；
和/或，所述二级时效的处理时间为2~4h；
和/或，升温至所述一级时效处理或二级时效处理的温度的速率为3~5℃/min。
12.如权利要求11所述的R-T-B系永磁材料的制备方法，其特征在于，所述一级时效处理温度为900℃；
和/或，所述一级时效的处理时间为3h；
和/或，所述二级时效的处理时间为3h；
和/或，所述预热为在300℃和600℃的温度下分别预热1h。
13.一种由如权利要求9~12中任一项所述的R-T-B系永磁材料的制备方法制得的R-T-B系永磁材料。
14.一种如权利要求1~4和13中任一项所述的R-T-B系永磁材料作为电子元器件的应用。
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